沿空掘巷小煤柱留设宽度合理确定

2651 前言在多年的开采过程中，众多开采难题制约着发展，其中沿空留巷煤柱留设稳定性是一个较为突出的问题。

沿空留巷是指利用上个采空区的运输巷道或者回风巷道为下个工作面开采提供条件的一种技术，但受到工作面采动影响，此时留巷极易发生垮落变形，留巷煤柱上方覆岩在达到承载极限后会发生断裂，严重影响煤柱稳定性[1-2]，造成巷道报废，严重困扰着煤矿安全生产，所以针对沿空留巷煤柱留设宽度进行研究对于留巷成功与否十分关键[3-4]，此前众多学者对此进行过一定的研究，本文基于前人的研究，对煤柱合理留设宽度进行分析，为矿井安全提升，效益提升做出一定的贡献。

2 矿井概况及数值模拟研究正利矿位于山西省岚县县城东南10km处，井田面积为9.26km 2，设计生产能力1.5Mt/a。

14102综采工作面现开采山西组4#煤层，煤层平均厚度3.5m。

工作面在回采后，此时的煤柱的应力分布情况不仅与巷道掘进和工作面回采支撑压力有关有关，同时其与煤柱宽度有着密切的关系，煤柱与煤柱宽度有关，支撑压力与煤柱宽度存在3种情况：分别为当煤柱宽度较小，此时的支撑压力范围会超过煤柱宽度，此时的煤柱塑性区域增大，由于回采及掘进的影响使得煤柱两侧的 支撑压力暴增，煤柱承担载荷较大，随着支撑时间的不断推移，此时由于覆岩和采动双重作用下，此时的煤柱稳定性进一步被破坏，但塑性区域发生贯通时，此时的煤柱无法 承担载荷，从而发生失稳破坏，严重威胁着矿井安全。

当煤柱宽度较大时，此时支撑 压力影响范围小于煤柱宽度，在巷道回采及掘进双重作用下，此时煤柱两侧的支撑压力值仍会升高，达到支撑压力的峰值，但此时煤柱中间部位仍为弹性区域，煤柱的支撑压力呈现出类似“马鞍”形态，能承担较大荷载，此时巷道稳定性得到有效保障。

当煤柱宽度极大时，此时支撑压力影响范围远小于煤柱压力影响范围，巷道掘进和回采的影响下煤柱两侧的支承压力仍会升高，达到支撑压力峰值时，此时的弹性核区的支撑压力原低于原岩应力。

沿空掘巷小煤柱合理留设及锚注支护优化研究随着煤矿深度的不断增加和矿井开采的进一步，小煤柱的合理留设和锚注支护变得越来越重要。

小煤柱的合理留设对于矿井的安全生产和资源利用具有重要意义，而锚注支护的优化研究则可以提高煤矿开采效率和减少安全事故的发生。

本文将从沿空掘巷小煤柱合理留设和锚注支护优化研究的角度进行深入探讨，为煤矿生产提供技术支持和理论指导。

一、沿空掘巷小煤柱合理留设沿空掘巷是煤矿开采的重要方式之一，对于沿空掘巷小煤柱的合理留设，需要考虑以下几个方面的因素：1. 煤层岩性和构造特征：不同煤层的岩性和构造特征不同，对于小煤柱的留设会有不同的影响。

在进行沿空掘巷小煤柱留设时，需要充分了解煤层的岩性和构造特征，做好合理的留设规划。

2. 煤柱的稳定性分析：对于沿空掘巷小煤柱的合理留设，需要进行煤柱的稳定性分析，确定小煤柱留设的合理宽度和间距，以保证矿井的安全开采。

3. 煤层厚度和深度：煤层的厚度和深度也是影响小煤柱留设的重要因素，需要根据不同的煤层情况进行合理的留设规划。

4. 矿井开采方式：不同的矿井开采方式对沿空掘巷小煤柱的留设也会产生影响，需要根据具体的开采方式进行合理的规划。

沿空掘巷小煤柱的合理留设需要全面考虑煤层的岩性和构造特征、煤柱的稳定性分析、煤层厚度和深度以及矿井开采方式等因素，以保证矿井的安全开采和资源的有效利用。

二、锚注支护优化研究锚注支护是煤矿开采过程中常用的支护方式，对于锚注支护的优化研究，可以提高煤矿的开采效率和减少安全事故的发生。

在进行锚注支护优化研究时，需要考虑以下几个方面的因素：1. 锚杆的选取：对于不同的矿井条件和支护要求，需要选取合适的锚杆进行支护，包括锚杆的材质、规格和长度等方面的选择。

2. 锚杆的预应力设计：针对矿井实际情况，进行锚杆的预应力设计，提高锚杆的承载能力和支护效果，减少煤矿开采过程中的安全隐患。

3. 锚杆的布置方式：在进行锚注支护时，需要考虑锚杆的布置方式，包括锚杆的数量、间距和布置位置等方面，以提高支护的效果和减少材料的浪费。

第12期㊀山西焦煤科技㊀No.122020年12月㊀㊀Shanxi Coking Coal Science &Technology㊀㊀Dec.2020㊀㊃技术经验㊃㊀㊀收稿日期:2020-11-15作者简介:张文豪(1971 ),男,山西平遥人,1993年毕业于阳泉煤炭专科学校,高级工程师,主要从事采矿技术研究与管理工作(E-maiL)zwh_567@沿空掘巷合理煤柱宽度及支护参数确定张文豪(西山煤电集团技术中心,山西㊀太原㊀030053)㊀㊀摘㊀要㊀以某矿B3103工作面回风顺槽煤柱宽度为研究对象,通过理论分析确定沿空掘巷理论煤柱宽度,建立FLAC3D 沿空掘巷数值计算模型,分析侧向支承应力演化规律,在此基础上对比了不同煤柱宽度沿空掘巷应力分布特征,确定了合理煤柱宽度为6m ,提出了合理支护参数㊂现场工业性试验表明,B3103工作面回风顺槽变形量在预计范围内,验证了煤柱宽度及支护参数的合理性㊂关键词㊀沿空掘巷;煤柱宽度;支护参数;巷道变形量中图分类号:TD353㊀文献标识码:B㊀文章编号:1672-0652(2020)12-0020-04㊀㊀为了提高煤炭资源的开采效率,窄煤柱沿空掘巷技术被广泛使用,煤柱宽度及沿空掘巷支护参数影响沿空掘巷掘进期间及回采期间围岩稳定[1-2].国内外对护巷煤柱宽度的留设进行了大量的研究㊂郭重托[3]借助现场实测㊁数值模拟等手段,分析了不同煤柱宽度2302工作面回风巷围岩承载演化规律,确定了合理窄煤柱宽度为6.0m.李季等[4]以主应力差为研究切入点,利用理论计算及数值模拟等研究方法,研究了深部回采工作面侧向采动应力场主应力差分布特征和不同煤柱宽度下沿空掘巷围岩主应力差分布规律,提出了以主应力差分布规律为依据的深部沿空掘巷煤柱设计思路㊂柏建彪等[5]通过数值模拟计算分析,研究了综放沿空掘巷围岩变形及窄煤柱的稳定性与煤柱宽度㊁煤层力学性质及锚杆支护强度之间的关系,提出了合理的窄煤柱宽度㊂1㊀工程地质概况某矿B3103回风顺槽一侧为B3102工作面采空区,2017年8月回采完毕,3#煤层厚度平均4.8m,煤层埋深250m 左右,直接顶为6.0m 泥岩,基本顶为7.0m 石灰岩,直接底为3.0m 粉砂岩,基本底为6.0m 泥岩,B3103工作面长度为1500m,切眼长度200m,B3103回风顺槽沿顶板掘进,采掘工程平面示意图见图1.图1㊀B3103工作面采掘工程平面示意图2㊀沿空掘巷窄煤柱宽度理论计算极限平衡理论计算模型见图2,极限平衡理论塑性区扩展深度x 1表达式为:x 1=0.5βk 1γHM cos α[0.5(β+1)sin φ0k 1γH cos α+c cos φ0]2-1-β2k 1γH cos α()2式中:k 1一垂直应力集中系数,取2;H 煤层埋深,m,取250;㊀㊀γ 顶板岩石平均容重,kN /m 3,取25;M 煤层厚度,m,取4.8;β 临界塑性区侧压系数,β=μ/(1-μ),μ为泊松㊀比,取0.2,则β=0.25;φ0 煤体内摩擦角,(ʎ),取35;α 煤层倾角,(ʎ),取3;c 煤体黏聚力,MPa,取1.25.图2㊀极限平衡理论计算模型图将相关参数代入上式得:x 1=2.08m窄煤柱理论宽度计算公式为:B =x 1+x 2+x 3式中:x 1 塑性区宽度,m;㊀㊀x 2 帮部锚杆有效长度,m,回风顺槽锚杆长度为2000mm,考虑锚杆外露,此处有效长度取1.8;x 3 稳定性系数,考虑现场因素需要增大的稳定性系数,x 3=0.2(x 1+x 2).计算得到:B =x 1+x 2+x 3ȡ4.656m3　沿空掘巷合理煤柱宽度数值模拟以B3103工作面地质概况为研究对象建立模型,模型共7层㊂巷道尺寸为4.7m ˑ3.6m,沿顶板掘进,其数值计算模型见图3.模型的尺寸为300m ˑ120m ˑ47.5m,模型的上部边界施加与等量的上覆岩层的重量,模型的X㊁Y 方向施加水平约束,Z 方向只固定模型下部,上部根据实际应力值设定相应的应力边界,模型中的物理力学参数见表1.分别模拟宽度为4m㊁6m㊁8m 和10m 四种煤柱宽度下沿空掘巷应力变化规律㊂图3㊀沿空掘巷数值计算模型图表1㊀模型物理力学参数表岩性弹性模量G /GPa 泊松比体积模量K /GPa 剪切模量G /GPa 内摩擦角/(ʎ)厚度/m 上覆岩层 5.500.20 3.90 3.103010.0石灰岩10.70.18 5.57 4.53257.0B2煤 5.40.15 2.56 2.36200.5泥岩10.70.18 5.57 4.5324 6.0B3煤 1.490.38 2.080.5420 5.0粉砂岩8.00.19 4.3 3.3623 3.0泥岩10.70.18 5.57 4.5325 6.0下覆岩层6.60.224.053.503010.0㊀㊀数值计算过程为:建立数值计算模型ң原岩应力平衡计算ң开挖B3102工作面计算ң沿空掘巷计算ңB3103工作面回采计算ң输出计算结果㊂B3103工作面在邻近工作面B3102回采后的垂直应力分布见图4.原岩应力大小为:6.25MPa,B3103工作面临近采空区边缘距采空区0~5m 为应力降低区,峰值位置距采空区边界10m,峰值为13MPa,应力增高区为5~30m,原岩应力区为30~60m.为了确定合理的窄煤柱宽度,首先研究B3103回风顺槽掘进期间4个方案中不同宽度窄煤柱垂直应力场分布情况,见图5.由图5可以看出,随煤柱宽度的增加,沿空巷道煤柱内垂直应力的峰值先增大后趋于稳定,即峰值从4m 煤柱时的3MPa 增大到10m 煤柱时的9MPa 左㊃12㊃2020年第12期张文豪:沿空掘巷合理煤柱宽度及支护参数确定图4㊀侧向支承应力分布云图右,然而煤柱4m时的垂直应力峰值已显著低于原岩应力,这是由于在掘进的过程中4m煤柱无法承受采动扰动下的侧向采动应力峰值,因此留设4m护巷煤柱是不利于巷道的长期稳定㊂随煤柱宽度的增加,实体煤帮内垂直应力峰值先增大后减小,但其增大的幅度较小,即实体煤内垂直应力峰值稳定在14~ 15MPa,煤柱在8m和10m巷道围岩处于高应力环境,巷道围岩不容易稳定,6m煤柱能够起到一定的㊀图5㊀不同煤柱宽度垂直应力分布规律图承载作用,同时处于低应力环境,能够保持沿空巷道大应力环境下的稳定㊂4　沿空掘巷合理支护参数及现场工业性试验顶锚杆使用22/2400螺纹高强锚杆,间排距为850mmˑ1000mm,采用尺寸150mmˑ150mmˑ10mm高强度拱形托盘,锚固方式采用一支CKb2335和一支K2360树脂锚固剂㊂顶锚索使用d18.9mmˑ6300mm的矿用锚索,锚索沿顶板呈2-1-2布置,间距为1700mm,排距为1000mm,配套使用300mmˑ300mmˑ16mm的高强度托盘,使用一支CKb2335及两支K2360树脂锚固剂,两帮采用22/ 2000螺纹高强锚杆,间排距为800mmˑ1000mm,采用尺寸150mmˑ150mmˑ10mm高强度拱形托盘,锚固方式采用一支CKb2335和一支K2360树脂锚固剂㊂B3103回风顺槽支护断面图见图6.B3103回风顺槽掘进期间的巷道表面位移监测结果见图7.由图7可以看出,采用6m煤柱宽度配合合理支护参数,B3103回风顺槽掘进期间,随着距掘进头距离的逐渐增大,沿空巷道两帮移近量最大值达到150mm左右,顶底板移近量最大值达到187mm左㊃22㊃山西焦煤科技2020年第12期㊀图6㊀B3103回风顺槽支护断面图图7㊀B3103回风顺槽两帮及顶底板移近量图右,巷道围岩变形量较小,验证了煤柱宽度及支护参数的合理性㊂5㊀结㊀论探究了沿空掘巷合理煤柱宽度及支护参数,基于极限平衡理论确定了沿空掘巷理论宽度,建立了FLAC 3D 数值计算模型,分析了一侧采空后侧向支承应力分布规律㊁不同煤柱宽度沿空掘巷围岩应力分布特征,得出了以下结论:1)沿空掘巷窄煤柱理论宽度为4.656m,B3103工作面临近采空区边缘距采空区0~5m 为应力降低区,峰值位置距采空区边界10m,峰值为13MPa,应力增高区为5~30m,原岩应力区为30~60m.2)6m 煤柱宽度配合合理的支护参数,掘进期间两帮移近量最大为150mm 左右,顶底板移近量最大为187mm 左右,沿空巷道围岩保持稳定㊂参㊀考㊀文㊀献[1]㊀郭金刚,王伟光,岳帅帅,等.特厚煤层综放沿空掘巷围岩控制机理及其应用[J].煤炭学报,2017,42(4):825-832.[2]㊀王德超,王㊀琦,李术才,等.深井综放沿空掘巷围岩变形破坏机制及控制对策[J].采矿与安全工程学报,2014,31(5):665-673.[3]㊀郭重托.特厚煤层迎采扰动沿空掘巷围岩控制技术研究[J].煤炭工程,2020,52(11):42-46.[4]㊀李㊀季,王文硕,强旭博.深部沿空掘巷主应力差分布规律及煤柱宽度优化[J].西安科技大学学报,2020,40(5):869-877.[5]㊀柏建彪,侯朝炯,黄汉富.沿空掘巷窄煤柱稳定性数值模拟研究[J].岩石力学与工程学报,2004(20):3475-3479.(下转第35页)㊃32㊃2020年第12期张文豪:沿空掘巷合理煤柱宽度及支护参数确定件进行调整㊂2)井筒热风与冷风的风量混合比例与热风温度存在负相关关系㊂3)煤矿井筒保温设计在热源选择上要综合考虑初投资㊁经济运行㊁智能化等因素,远红外电加热热风炉具有比较优势㊂参㊀考㊀文㊀献[1]㊀张佳兵.浅谈寒冷地区煤矿井筒保温防冻设计[J].科技情报开发与经济,2008(28):222-223.[2]㊀郭潞斌.王庄煤矿北栗风井井筒保温技术优化方案研究[J].煤,2015(7):28,42.[3]㊀翟展红.远红外热风输送系统在煤矿的应用和推广[J].中小企业管理与科技,2017(6):23-24.[4]㊀王忠平,徐长志,孙凤杰,等.热风炉供热系统在矿井保温中的应用[J].铁法科技,2014(11):18-20,72.Application Design of Heating Engineering with Far-infraredRay Technology in Coal Mine ShaftLI Jiangwu ,LIU Xiaolin ,WEN Jiandong㊀㊀Abstract ㊀Based on the design of three air intake shaft winter heating projects of Sanjusheng Coal Industry as theresearch background,according to the maximum air intake volume of the three air intake shafts and local winter weather conditions,the heat demand power of the heating equipment and the air volume of the supporting engine for hot air fan are reasonably determined.Through the comparison of operating data,it is verified that the shaft heatingmethod is effective in terms of operating cost,energy saving and environmental protection,and heating effec.Key words ㊀Far infrared heating device;Shaft insulation;Heat demand calculation;Heating efficiency(上接第19页)Design and Application Practice of Reverse Divided FlowSeparation Process for Dense Medium SeparationWANG Caixia ,WANG Jian㊀㊀Abstract ㊀The causes of high medium consumption and high water consumption are analyzed,the design of re-verse divided flow process is put forward,and the reasonable reverse divided flow device is designed.And the control system is also designed and analyzed.The practical industrial application has been successful in Chengzhuang Coal Preparation Plant.Key words ㊀Dense medium separation;Reverse divided flow design;Reverse divided flow device;Reverse di-vided flow control system (上接第23页)Determination of Reasonable Coal Pillar Width and SupportParameters for Gob Side Entry DrivingZHANG Wenhao㊀㊀Abstract ㊀Through theoretical analysis,the theoretical coal pillar width of gob side entry driving is determined,the numerical calculation model of roadway driving along goaf with FLAC3D is established to analyze the evolution lawof lateral support stress.The reasonable width of coal pillar is determined as 6m,and the reasonable support parameters are put forward.The field industrial test shows that the deformation of return air gateway in B3103working face is within the predicted range,which verifies the rationality of coal pillar width and support parameters,andprovides reference for surrounding rock control of roadway driving along goaf under similar conditions.Key words ㊀Gob-side entry driving;Coal pillar width;Support parameters;Roadway deformation㊃53㊃2020年第12期李将武等:远红外线热风炉在煤矿井筒保温中的应用设计。

区段煤柱破坏特征和小煤柱合理尺寸确定研究摘要：区段煤柱是指走向长壁工作面之间留设的保护煤柱，其主要作用是隔离采空区。

区段煤柱宽度决定着下一工作面沿空巷道的位置，煤柱宽度不同，沿空巷道所受的矿压影响不同。

文章主要就区段煤柱破坏特征和小煤柱合理尺寸确定展开分析和探讨。

关键词：区段煤柱；破坏特征；小煤柱尺寸引言按照煤柱留设情况，沿空掘巷分为完全沿空掘巷和留小煤柱沿空掘巷两类。

完全沿空掘巷过程中因采空区的水和瓦斯及其冒落的矸石会对巷道的正常掘进构成危险，而且给掘进通风造成一定的影响，其技术难度相对较高，因此大多采用留小煤柱沿空掘巷。

沿空掘巷留设小煤柱技术是指沿着已经稳定的采空区边缘或与采空区之间留小煤柱掘进巷道。

巷道掘进时，相邻采空区岩层活动应基本趋于稳定，巷道应处于应力降低区，以便于巷道维护。

该技术的首要关键点是把握合理留设位置，即掘进巷道应布置在应力降低区域，因此掌握工作面开采期间区段煤柱破坏特征，是确定小煤柱合理宽度的重要依据。

为掌握灵东矿工作面区段煤柱破坏特征，更好的为工作面合理区段小煤柱的留设提供依据，本课题采用KSE型钻孔应力计及钻孔窥视仪，对回采工作面采动影响下煤柱围岩应力分布规律及裂隙发育状态进行实测，在此基础上，综合采用理论计算、经验公式、数值模拟等方法进行了区段小煤柱合理留宽的研究。

1灵东矿区段煤柱破坏特征1.1区段煤柱围岩应力分布规律本次分析数据从2015年7月1日开始，至10月30日结束，监测了整个工作面采动影响过程，整个监测期间工作面走向推进约400m。

统计随工作面推进煤柱内不同深度应力变化，如下表：表1 煤柱内不同深度围岩应力统计分析分析煤柱不同深度围岩应力分布特征可知，超前工作面87.3m～112.5m范围内，煤柱内围岩应力开始呈现增大的趋势，当超前工作面13.7m～43.2m时，煤柱内不同深度处围岩应力均达到应力峰值，应力集中系数为1.03～1.32；随着工作面的继续推进，应力集中程度逐渐减弱，此时应力峰值向煤柱深处转移，当临近工作面或工作面回采后，由于采空区侧向顶板的回转再稳定过程，应力集中程度再次呈现增大的趋势，直至侧向顶板活动稳定后，围岩应力不再发生变化。

沿空掘巷小煤柱加固技术探讨摘要：随着矿井开采向深部延伸，工程地质环境日趋复杂，使得深部煤巷支护愈加困难,为了更好地解决深部综放沿空掘巷的支护问题，在分析了深部矿井沿空掘巷变形机理,并针对其破坏特征，确定了掘巷留设窄煤柱的合理宽度、支护方案和参数。

通过井下实践表明，支护方案有效的控制了巷道围岩的变形，解决了支护难题。

关键词：深井；小煤柱；沿空掘进；变形；支护近年来，随着我国矿井综合机械化程度不断提高，各大煤矿的年产量也随之增长，这必然将加快煤炭资源的枯竭。

为了尽可能的提高煤炭回收率，延长矿井服务年限，小煤柱沿空掘巷逐渐在各大矿井推广开来。

丁集煤矿位于淮南复向斜中北部，井田东段为潘集背斜西缘，井田西段为陈桥背斜东翼与潘集背斜西缘的衔接带。

自2007年12月26日投产以来，煤巷锚网支护得到了广泛应用。

尤其在动压区留小煤柱沿空掘巷可以有效的缓解煤矿接替紧张问题，提高资源回收率。

但小煤柱沿空掘巷巷道失稳变形严重、后期二次巷修量大、处理时间长等突出问题又制约了沿空掘巷优势的发挥，严重影响安全生产。

因此，加强对小煤柱动压沿空掘巷巷道围岩变形规律和关键控制技术研究，对控制巷道围岩的变形及满足生产需要，意义重大。

1 留设小煤柱的意义所谓沿空掘进就是完全沿采空区边缘或仅留很窄煤柱掘进巷道。

具体说，就是把巷道布置在位于靠煤柱一侧的低应力场，便于巷道维护，减少变形量。

其关键是严格控制煤柱宽度。

留小煤柱的目的是将巷道与采空区隔离，防止采空区的水与有害气体串入巷道，危及安全生产，但煤柱宽度对巷道的维护状况起决定作用，若煤柱过小，由于靠采空侧的煤柱受支承力的影响已呈塑形，容易失稳，片帮严重，若煤柱过大，则回采巷道布置在压力增高区内，将使巷道压力大，支护困难。

2 沿空掘巷小煤柱加固方法2.1 小煤柱喷浆利用中空注浆锚索注水泥浆液，提高小煤柱的自身承载能力。

为改变围岩的松散结构，提高粘结力和内摩擦角，充填封闭煤岩裂隙，必须将锚固、注浆加固一体化施工，显著提高小煤柱强度，为锚杆（索）提供可靠的生根基础，使锚杆（索）对松软破碎围岩的锚固作用得到最大发挥。

2021年第3期2021年3月煤矿掘进、开采以及后期维护等均需要在工作面留设一定宽度的煤柱，以确保煤柱上方的覆岩和围岩得到有效控制，进而确保工作面地表不会下沉。

尤其是随着工作面采煤深度的增加和采高的增加，煤矿生产对留设煤柱的依赖性越来越大[1]。

传统煤矿生产中为了保证生产及管理安全，所留设的煤柱宽度较大，从而导致煤炭资源被浪费，回采率较低。

因此，根据巷道稳定性和断面形状确定煤柱留设宽度，对保证工作面回采率，减少煤炭资源浪费具有重要意义。

1工程概述以3045工作面为例开展研究，该工作面采用大采高综采技术进行开采，采高为5m ，工作面顶板、两帮采用“锚杆+锚索+注浆”联合支护方式。

3045工作面的顶底板情况如表1所示。

表13045工作面顶底板情况经探测，3045工作面煤层的厚度为5.65~6.20m ，平均厚度为6.0m ；工作面煤层倾角为2°~7°，平均倾角为5°。

3045工作面煤层的最大涌水量为30m 3/h ，一般情况下的平均涌水量为20m 3/h 。

总的来说，3045工作面围岩的稳定性较好，顶板条件良好，但在开采时预计来压步距较大。

2煤柱留设宽度的初步确定2.1小煤柱开采的合理性分析小煤柱开采为煤矿开采的未来发展趋势，其对巷道布置和工作面顶板及围岩的变形控制具有重要意义[2]。

经统计分析，小煤柱在工作面开采的优势为：a)基于小煤柱开采可提升工作面煤炭资源的回采率，进而减少煤炭资源的浪费。

与传统大煤柱开采相比，小煤柱开采具有明显优势。

b)基于小煤柱开采可提升工作面开采巷道的稳定性，具体表现为，采用小煤柱开采时需保证内部的破坏区域较小，即小煤柱具有较好的完整性，可承担由于回采所传递的动载荷。

c)小煤柱开采与传统大煤柱开采相比，大煤柱开采破坏区域较大，导致传统锚杆支护手段效果无法满足要求，而小煤柱开采对应锚杆的支护效果较好。

鉴于小煤柱开采的优势，拟将小煤柱开采应用于3045工作面的开采工作中。

沿空掘巷小煤柱留设宽度合理确定摘要：为了提高煤炭回采率和提高矿井安全高效生产，以某矿10#煤组1012首采工作面为研究对象，采用UDEC对不同煤柱宽度下的顶板移进量和底板的变形量进行分析，并结合现场实测的数据对巷道掘进时期和回采时期的顶板下沉量、底板位移量、实体煤帮移进量进行了分析，通过数据对比得出10#煤组1012首采工作面沿空掘巷小煤柱留设的合理宽度。

研究表明：工作面小煤柱合理宽度为5m。

该研究结果对类似煤层开采条件下的区段煤柱宽度合理留设具有重要参考意义。

关键词：沿空掘巷；小煤柱；数值计算；巷道围岩0前言沿空掘巷是我国煤矿回采巷道布置和维护的一种技术，其目的是为了将巷道与采空区隔离[1-3]。

把巷道布置在位于靠煤柱一侧的低应力场，便于巷道维护，减少变形量[4]。

其中关键是严格控制煤柱宽度。

煤柱宽度对巷道的维护状况起决定作用，若煤柱过小，由于靠采空侧的煤柱受支承力的影响已呈塑形，容易失稳，片帮严重，若煤柱过大，则回采巷道布置在压力增高区内，将使巷道压力大，支护困难[5-7]。

王卫军等[8]得出基本顶给定变形下综放沿空掘巷合理窄煤柱宽度的计算公式；王德超等[9]通过采空区侧向支承压力影响范围确定区段煤柱合理留设宽度；张科学等[10]通过分析垂直应力场呈现三角形的形状确定出沿空掘巷窄煤柱留设宽度。

本文通过对10#煤组1012工作面回风沿空掘巷的数值模拟分析了不同煤柱宽度下的顶板位移和底鼓变形，并结合实测数据分析掘进和回采时期的顶板位移、底鼓变形和实体煤帮的变化，得出了本矿井地质条件下的沿空掘巷小煤柱留设宽度的合理性。

1工程概况1012工作面井下标高-400m，其地面标高+27.13m，巷道标高-373.4--425.3m。

西邻皮带大巷，东面古河床冲刷无煤带。

工作面走向长1530m-1620m，平均1575m；倾斜宽164m-166m，平均165m。

煤厚1.0-4.7m，平均在3.6m左右。

该面煤层倾角为4°-10°，平均6°左右，该面内煤层结构简单，但局部含一层夹矸，顶板岩性多为灰色粉砂岩，局部含一层灰黑色泥岩伪顶，底板多为粉砂岩和泥岩。