深部矿井沿空掘巷煤柱留设宽度确定

沿空掘巷区段煤柱尺寸留设研究摘要：针对某矿1726工作面回采期间巷道变形量大，矿压显现剧烈等问题，采用理论分析与FALC3D对不同煤柱尺寸应力场分布规律进行了研究，得出了1726面与1728工作面区段煤柱的合理尺寸，为矿井煤层开采沿空掘巷窄小煤柱合理留设提供了理论和数据支持。

关键词：沿空掘巷区段煤柱合理尺寸煤柱留设一直是煤矿中传统的护巷方法，为使下区段平巷避开固定支承压力峰值区，在上区段运输平巷和下区段回风平巷之间留设一定宽度的煤柱，是传统的留煤柱护巷方法.大量实践表明，煤柱尺寸的大小关系到回采巷道受动压破坏的程度。

合理的煤柱尺寸不仅减小巷道的变形，而且可以减小巷道维护工程量，同时还可以节约煤炭资源。

国内外学者对煤柱合理尺寸确定的方法进行了很多研究，主要集中在：1）通过运用经验公式结合矿山压力特点，对煤柱合理的尺寸留设煤柱尺寸的方进行研究；2）运用现场实测煤柱支承压力分布规律确定区段煤柱合理宽度；3）根据煤岩体的极限平衡理论，推导出护巷煤柱保持稳定状态时的宽度计算公式4）用有限元计算软件对煤柱护巷的围岩变形进行计算分析，确定煤柱合理尺寸；5）从采用极限平衡理论和弹塑性力学手段估算推导煤柱塑性区宽度的公式。

本文以某矿1726工作面与1728工作面沿空掘巷区段煤柱为研究对象采用数值模拟与理论分析得出区段合理煤柱尺寸。

1工作面概况某矿1728工作面上方地表位于井田北部，工业广场东南侧约600m 。

该工作面为36采区第3个回采工作面，上部为正在回采的1726工作面，下部为17210工作面（正在准备）该工作面采用走向长壁后退式开采方法，一次采全高综采开采工艺。

该工作面回风顺槽与上区段1726工作面间的区段煤柱宽度为5m。

两巷在工作面回采过程中，变形量非常大，给回采和巷道维护工作带来很大困难。

2沿空掘巷煤柱理论分析地下工程的开挖，煤柱周边就会出现不同程度的塑性破坏。

对于区段平巷的护巷煤柱，采空区侧和回采巷道在煤柱两侧分别形成一个宽度为R0与R的塑性变形区，当煤柱两侧形成的塑性区宽度R0与R之和大于煤柱宽度B时，也就是煤柱两侧形成的塑性区相贯通时，煤柱将失稳并发生破坏。

xx边界煤柱：30m；阶段煤柱：斜长为60m，若在两阶段留设，则上下阶段各留30m；xx浅部防水煤柱：斜长为50m；断层煤柱：每侧各为20m；工业广场煤柱：根据工业广场占地面积，按几何作图法确定；斜井井筒保护煤柱：两井中间为30m，两侧各为30m；煤层大巷护巷煤柱：对近水平煤层，运输大巷与回风大巷xx置在开采水平时，两巷水平间距为20m，垂距为10m，回风大巷上方留斜长为20m的煤柱采区边界煤柱：20m；采区煤层xx：两巷中间为20m，两侧各为20m;区段煤柱：斜长10m；矿井煤柱留设煤矿开采中，确定合理的煤柱尺寸，其影响因素是煤层所受压力以及煤体强度。

通常，煤层埋藏深度和厚度较大、围岩较软时，煤柱承受的压力就较大。

煤柱强度主要取决于煤层的物理力学性质，并与煤柱的形状尺寸、巷道的服务年限及巷道支护情况有关。

目前，尚无计算煤柱尺寸的可靠方法，主要依靠现场实际经验确定。

xx边界煤柱：30m；阶段煤柱：斜长为60m，若在两阶段留设，则上下阶段各留30m；井田浅部防水煤柱：斜长为50m；断层煤柱：断层煤柱的尺寸取决于断层的断距、性质、含水情况，落差很大的断层，断层一侧的煤柱宽度不小于30m；落差较大的断层，断层一的煤柱宽度一般为10~15m；落差较小的断层通常可以不留设断层煤柱。

工业广场煤柱：根据工业广场占地面积，按几何作图法确定；斜井井筒保护煤柱：两井中间为30m，两侧各为30m；煤层大巷护巷煤柱：对近水平煤层，运输大巷与回风大巷布置在开采水平时，两巷水平间距为20m，垂距为10m，回风大巷上方留斜长为20m的煤柱采区边界煤柱：采区边界煤柱的作用是：将两个相邻采区隔开，防止万一发生火灾、水害和瓦斯涌出时相互蔓延；避免从采空区大量漏风，影响正在生产的采区风量。

一般取10m；采区煤层xx：两巷中间为20m，两侧各为20m;区段煤柱：斜长10m；1、采区上（下）山间的煤柱宽度（沿走向）：对薄及中厚煤层为20m；对厚煤层为20～30m。

深井沿空掘巷煤柱合理宽度优化屈延嗣;王卫军;余伟健;罗立强;王东洋;陈旭【摘要】Qujiang Mine is a high stress coal mine of depth, 7 m pillar is retained on gob - side entry driving, which has higher stress concentration degree. Coal along goal is damaged seriously and presents liquid flow. This paper combines limit equilibrium theory with FLAC2D to analyze distribution of stress and plastic zone on 9,7,5,3 m width pillar, and optimize the rational width pillar. There are less deformation and lower stress concentration degree in roadway when it is 5 m. Used in field and combined with optimized supporting scheme, it shows that deformation of sides and roof and floor less than 350 mm can meet the requirements of safe production, which provides some theoretical and practical references for similar conditions of leaving pillar.%曲江矿属深部高应力矿井，沿空掘巷留设7m煤柱，应力集中程度高，采空侧煤体破坏严重，呈现“液态”流动．结合极限平衡理论及FLAC20对9，7，5，3m煤柱的应力和塑性区分布进行了分析，优选煤柱合理宽度．结果表明，煤柱宽度为5m时，巷道变形较小，应力集中程度降低，配合优化后的支护方案应用于现场，发现两帮和顶底板变形均小于350mm，能满足安全生产要求，为类似条件巷道煤柱留设提供一定的理论借鉴和实践参考．【期刊名称】《矿业工程研究》【年(卷),期】2012(027)004【总页数】5页(P37-41)【关键词】高应力巷道;沿空掘巷;合理煤柱宽度;桁架锚索【作者】屈延嗣;王卫军;余伟健;罗立强;王东洋;陈旭【作者单位】湖南科技大学煤矿安全开采技术湖南省重点实验室,湖南湘潭411201;湖南科技大学煤矿安全开采技术湖南省重点实验室,湖南湘潭411201;湖南科技大学煤矿安全开采技术湖南省重点实验室,湖南湘潭411201;湖南科技大学煤矿安全开采技术湖南省重点实验室,湖南湘潭411201;湖南科技大学煤矿安全开采技术湖南省重点实验室,湖南湘潭411201;湖南科技大学能源与安全工程学院,湖南湘潭411201【正文语种】中文【中图分类】TD822.3沿空掘巷由于在采空侧存在应力状态较低的峰后煤体，使支护载荷较小［1］，是深井开采中常用的布置方式［2］，而煤柱的合理尺寸是沿空掘巷的关键［3］.目前，不少学者对沿空掘巷煤柱合理宽度进行了研究，如魏胜利通过对比顶板下沉、两帮变形，确定煤柱合理宽度［4］;谢广祥等运用FLAC3D分析了煤柱宽度对综放回采巷道围岩变形的影响［5］;屠世浩等结合温家梁矿分析了浅埋煤层护巷煤柱的合理尺寸［6］;秦永洋等通过分析了不同煤柱的应力分布，确定深井沿空掘巷的合理煤柱［7］;柏建彪等通过分析沿空掘巷围岩变形、支护强度及煤柱宽度与煤柱稳定性之间的关系，确定不同煤层条件的合理煤柱宽度［8］.本文针对曲江矿沿空掘巷按设计留设7 m煤柱时，煤柱处于支承压力峰值影响范围内，使煤柱松散破碎，强度降低［9］，现场工字钢压弯压折，锚杆、锚索失效，帮部“网兜”普遍存在［10，11］，回采时围岩变形严重，煤体呈现“液态”流动.为减少巷道围岩变形，降低应力集中程度，维持煤柱稳定，增强其承载能力，煤柱稳定性和承载能力又受制于煤柱宽度［12］，因而对沿空掘巷的煤柱宽度进行合理优化是完全有必要的.为研究深井沿空掘巷护巷煤柱的合理宽度，结合曲江矿实际，运用极限平衡理论及数值分析，对煤柱宽度进行优选.1 地质概况曲江矿属深部工程，地应力大，垂直应力达22～25 MPa，水平应力更为突出，达30 MPa以上.109工作面风巷位于-850 m水平，东一下山采区，采用沿空掘巷，留设7 m煤柱.109工作面地质构造简单，以断层为主.煤层厚度2.6 ～3.0 m，平均为 2.8 m，为半暗半亮型煤，平均倾角12°，煤层硬度f=0.6.工作面B4煤层赋存稳定，煤层结构简单，节理和层理中等发育，一般含2～3层炭质泥岩夹矸.水文地质条件简单.直接顶为复合顶板，由砂质泥岩、泥岩和和B4煤层组成，其中薄煤层不稳定，个别地段老顶砂岩直接覆盖于煤层之上，其顶底板情况见表1所示. 表1 煤层顶底板情况Tab.1 Situation of roof and floor顶底板名称岩石类别硬度厚度/m 岩性特征老顶粉砂岩与细砂岩 3.0 2.0～4.0 灰黑色，薄层状、粉砂岩与细砂岩互层直接顶粉砂岩 3.5 2.0 灰黑色，薄片状，产植物化石夹镜煤煤线伪顶炭质页岩 1.0 1.0 黑色，鳞片状染手直接底粉砂岩 2.5 2.0～3.0 黑褐色，团块状，含鲕粒，遇水膨胀伪底碳质泥岩 1.0 0.2 炭质岩，黑色，鳞片状2 理论计算煤柱合理宽度即确定巷道布置的最佳位置，为降低巷道围岩应力水平，保证其生产安全，应将109风巷布置在采空区边缘应力降低区内［13-16］，同时还应保证锚杆锚固稳定，预留一定巷道变形以及减少煤炭资源损失［12，15，16］.煤柱合理宽度 B 可结合煤巷两帮应力分布和极限平衡理论计算倾斜煤层合理的最小护巷煤柱宽度［12，16，17］，可知:式中，x1:上区段工作面开采在煤柱中产生的塑性区宽度;x2:锚杆锚入煤柱的有效长度，取2.0 m;x3=0.15(x1+x2):煤柱安全系数.而x1即为108工作面在煤柱中产生的塑性区宽度，可按式(2)计算:式中，m:108顺槽高度测压系数;μ:泊松比;φ:煤体内摩擦角;α:煤层倾角;C:煤体内聚力;k:应力集中系数;H:巷道埋深;γ:覆岩平均体积力;P:108顺槽支护结构对煤柱的支护阻力，取0.根据现场实测、实验及工程类比，取m=2.8 m，μ =0.35，φ =25°，C=2.1 MPa，k=2.0，H=850 m，γ =25 kN/m3，P=0.代入数据可求得，x1=2.42 m.由此可得:B=5.08 m，即合理煤柱宽度为5 m.3 数值分析为了分析沿空掘巷的稳定性及煤柱的受力情况，根据曲江矿109工作面地质资料建立了FLAC2D数值分析模型，将围岩视为分层各向同性弹性介质.数值模型的尺寸定为200 m×100 m.模型的左、右及下边界均为位移固定约束边界，上边界为应力边界，按上覆岩层厚度施加均布载荷.B4煤老顶为复合型顶板，因此，在建立计算时模型时应考虑煤线的影响.根据109工作面的典型柱状图及地质资料，确定模型的主要计算参数如表2所示.另外，为了优化原设计方案，现结合理论计算，提出4种宽度尺寸的煤柱留设方案，即9，7，5，3 m，并分别对这4种方案进行数值分析，最终优选出最合理的方案.鉴于篇幅仅将5 m煤柱的数值计算结果列于图1和图2.根据实际采矿和支护设计目的，沿着采空区开掘的109风巷进行了桁架锚索支护.表2 各岩层力学计算参数Tab.2 Mechanics calculation parameters of strata围岩(从上自下) 平均岩层厚度h/m容重γ/(g/cm3)单轴抗压强度R/MPa单轴抗拉强度Rt/MPa粘聚力C/MPa内摩擦角φ/(°)弹性模量E/GPa泊松比μ粉砂岩与细矿岩3.0 2.63 39 1.81 4.26 38 11.66 0.21粉砂岩 8.0 ～10.0 2.50 19 1.82 2.71 36 11.03 0.22 B4 煤 2.8 1.60 12 1.44 2.10 25 0.45 0.35炭泥岩 3.0 2.32 15 1.13 0.51 30 4.39 0.31粉砂岩20.0 2.50 19 1.80 2.70 35 11.06 0.23图1 应力等值图(5 m煤柱)Fig.1 Stress isogram(5 m pillar)图2 塑性区分布(5 m煤柱)Fig.2 Plastic zone distribution(5 m pillar)从应力分布图1来看，留5 m煤柱时，应力集中现象主要位于巷道及采空区的顶板中，且煤柱中基本上没出现较高的应力集中现象;而留9m煤柱时，应力集中现象主要位于巷道的顶板和煤柱上.其中煤柱有一半范围处于较高的垂直应力环境当中，而巷道的围岩应力释放较多，形成了较大的松动范围.煤柱的整体性很容易被破坏，进而使沿空掘巷失稳;留7 m煤柱时，应力集中现象主要位于巷道的顶板和煤柱上.其中煤柱也有一半范围处于较高的垂直应力环境当中，很容易破坏煤柱的整体性，使沿空掘巷失稳;留3 m煤柱时，应力集中现象主要位于巷道及采空区的顶板中，煤柱中也基本没出现较高的应力现象，但巷道围岩应力的释放范围较大，说明煤柱已失稳，使周围岩体的应力在较大范围内释放.从塑性区分布图2来看，留设宽度为5 m时，煤柱在靠采空区一侧及底板产生拉破坏和剪破坏，说明在大范围采场形成之后，煤柱已产生较大的范围的屈服;留9 m时，煤柱两侧已经产生较多的拉破坏和剪破坏，处于较高应力环境当中，其稳定性较差;留7 m时，煤柱两侧已也产生较多的拉破坏和剪破坏.煤柱处于高应力环境当中，即使进行了高强度支护，巷道稳定性仍较差.而3 m时，贯穿整个煤柱已经产生了拉破坏和剪破坏区域，即此时煤柱已整体破坏.由以上数值分析可得出4个方案的计算指标值，见表3所示.表3 各个方案的数值分析指标值Tab.3 Index values of numerical analysis方案顶板最大下沉量/mm底板最大变形值/mm帮部最大绝对变形值/mm煤柱核心最大垂直作用力/MPa煤柱塑性区域占总煤柱面积的比例/%安全系数方案一(9 m煤柱)79.3 281.4 406.8 44.9 20 1.21方案二(7 m 煤柱) 88.0 440.7 121.1 41.6 25 1.17方案三(5 m 煤柱) 78.2 279.4 24.5 25.5 40 1.38方案三(3 m煤柱)76.3 278.6 21.7 18.4 100 1.02根据数值分析结果，可得到以下认识:1)4种方案的岩层移动及巷道围岩变形规律相似，都是底鼓较大，而两帮较小.这说明底板的支护较薄弱，较大的水平应力转移到底板，造成底鼓量较大.2)除了方案四之外，方案三的围岩变形不管是顶板下沉量还是两帮收敛位移值都较方案一和方案二小.从安全性能来看，方案一为1.21，方案二为1.17，方案三1.38，方案四为1.02，因此，留有5 m煤柱的沿空掘巷稳定性最高.3)留5 m煤柱时，由于应力向深部转移，作用在煤柱核心区最大垂直应力相对较小，其值为25.5 MPa;而留7 m及以上尺寸的煤柱，上覆岩层应力的峰值正好作用在煤柱上，形成较高的应力集中现象.4)虽然方案四的整个围岩变形位移较小，但由于3m的煤柱不足以抵抗上覆岩层压力，致使塑性区(破裂区)贯穿了整个煤柱而发生失稳破坏，回采时裂隙进一步张开，将造成向采空区漏风而可能引发煤炭自燃.综上所述，根据巷道围岩变形与应力分布情况、煤柱塑性区域及安全系数等指标值，为了避开高应力集中区域与大面积来压现象而影响巷道的稳定性，并为了避免由于沿空掘巷煤柱尺寸太小而发生失稳破坏的漏风现象，结合理论计算，建议109工作面风巷应留设5 m煤柱.另外，对于小煤柱沿空掘巷尽量要做到:保证巷道两帮煤体在动压影响下不松散垮落，提高巷道顶板及两帮的承载能力和完整性，重视实体帮的加固，保证厚层顶板的稳定性，加强底板支护.4 现场应用根据以上理论和数值分析得到的5 m煤柱已经在109风巷得以应用，具体工程布置见图3，具体支护采用锚、网、索及桁架锚索支护，支护参数如下:巷道顶板采用Ф22 mm×2 200 mm预拉力锚杆加3.0 m长M4型钢带、钢筋网加塑料网联合支护顶板，间排距为750 mm×800 mm;顶板中央加设9 m长锚索，排距800 mm;顶板每隔2排钢带布置一套Φ15.24 mm×6.3 m的桁架锚索系统;巷道高帮(留有5 m煤柱)采用Ф22 mm×2 200 mm预拉力锚杆加3.2 m长M4型钢带、菱形金属网联合支护，间排距为700 mm×800 mm;巷道高帮每2排钢带布置一套Φ15.24 mm×6.3 m的桁架锚索系统;巷道低帮采用Ф22 mm×2 200 mm预拉力锚杆加2.2 m长M4型钢带、菱形金属网联合支护，间排距为700 mm×800 mm.图3 109工作面平面布置图(5m 煤柱)Fig.3 Layout of 109 Face(5m pillar)为了验证煤柱留设宽度的合理性，109风巷布置了由近及远的C1，C2，C3，C4和C5共5个测站，其中C2，C3和C4处高帮安装了桁架锚索梁，回采初期分别距切眼15，35，45，65，115 m，回采时巷道围岩变形情况如图4和图5.由图4可看出，除C1外，各点两帮相对位移量均小于250 mm.通过对比，C1处巷道两帮的相对变形量明显大于C2，C3和C4，这与C1点未安设桁架锚索、受超前支承压力影响及回采动压扰动不无关系，但相对变形也在350 mm以内.C5由于距离工作面最远，受回采扰动和支承压力的影响较小，两帮变形量也最小;由图5可看出，除C1外，各点顶底板相对移近量均小于300 mm.C1距切眼最近，受采动和支承压力影响大，故变形350 mm左右为最大.安设了桁架锚索的C2，C3和C4的顶底板相对移近量在200～300 mm之间，均能较好满足安全生产要求.综上所述，在设置桁架锚索的情况下，留设5 m煤柱能使两帮变形和顶板下沉得到较好的控制，回采期间能满足通风、行人等生产要求，同时能比原7 m煤柱多采出1.5×104t煤炭，直接经济效益超过1 200万元.图4 各测点两帮相对变形量Fig.4 Relative settlements of sides图5 各测点顶底板相对移近量Fig.5 Relative settlements of roof and floor5 结论1)合理的宽度应使煤柱中出现较少的拉破坏和剪破坏，还应使煤柱应力集中程度降低，产生塑性屈服，结合理论计算、数值模拟及现场应用得出曲江矿109风巷的最佳合理煤柱宽度应为5 m，建议类似条件可留设5～6 m煤柱.2)数值分析表明，留5 m煤柱时，应力向深部转移，作用在煤柱上的应力相对较小;而留7 m及以上尺寸的煤柱，上覆岩层应力的峰值正好在煤柱上形成较高的应力集中.3)桁架锚索支护能使煤柱处于二向应力状态，在一定程度上改善了护巷煤柱的受力，增强了其承载能力，同时能使煤帮成为一个整体，加固了高帮，起到“固帮减跨”的作用，控制围岩变形.4)在采取桁架锚索支护的情况下，留设5 m煤柱既能减少煤柱损失，提高经济效益，又能保持煤柱稳定，减少围岩变形，满足生产需求.5)煤柱在宽度为5 m时，即使在回采期间，受较大采动和支承压力影响，两帮相对位移量和顶底板相对移近量均在350 mm以内，能较好满足行人、通风等生产要求，保证工作面顺利回采.参考文献:【相关文献】［1］钱鸣高，石平五.矿山压力与岩层控制［M］.徐州:中国矿业大学出版社，2003.QIAN Minggao，SHI Pingwu.Ground pressure and strata control［M］.Xuzhou:China Universityof Mining and Technology Press，2003.［2］杜计平，孟宪锐.采矿学［M］.徐州:中国矿业大学出版社，2009.DU Jiping，MENG Xianrui.Mining science［M］.Xuzhou:China University of Mining and Technology Press，2009.［3］余伟健，朱川曲.沿空掘巷围岩稳定性可控因素的敏感度及稳定性分析［J］.湖南科技大学学报(自科版)，2011，26(1):21-27.YU Weijian， ZHU Chuanqu. 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护巷煤柱宽度设计
在煤矿开采过程中，为了保证矿井的安全和稳定，需要对矿井的支护进行设计。

其中，护巷煤柱宽度的设计是一个重要的环节。

煤柱宽度的设计需要考虑多个因素，包括煤层厚度、煤层倾角、煤层岩性、地质构造、煤柱高度等。

一般来说，煤柱宽度应该大于等于煤层厚度的1/3，同时还要考虑煤柱的稳定性和承载能力。

在中国煤矿的实际生产中，护巷煤柱宽度的设计是根据煤层的实际情况进行的。

例如，在山西省的某些煤矿中，煤柱宽度的设计是按照煤层厚度的1/3来确定的。

在这些煤矿中，煤层的倾角较小，煤质较好，煤柱的稳定性较强，因此可以采用较小的煤柱宽度。

在其他一些煤矿中，由于煤层的倾角较大，煤质较差，煤柱的稳定性较弱，因此需要采用较大的煤柱宽度。

例如，在陕西省的某些煤矿中，煤柱宽度的设计是按照煤层厚度的1/2来确定的。

总之，护巷煤柱宽度的设计需要考虑多个因素，包括煤层厚度、煤层倾角、煤层岩性、地质构造、煤柱高度等。

在实际生产中，需要根据煤层的实际情况进行设计，以确保矿井的安全和稳定。

特厚煤层小煤柱沿空巷道掘进支护发布时间：2023-07-24T06:45:36.068Z 来源：《新型城镇化》2023年15期作者：柴志锋[导读] 小煤柱是煤矿沿空掘巷时与老采空区隔离的煤柱，一般认为小煤柱的宽度为5-10m。

鄂尔多斯市国源矿业开发有限责任公司龙王沟煤矿内蒙古鄂尔多斯 123000摘要：为了能够减少资源浪费，加强顶板支护，减小顶板变形，控制底、帮围岩变形，确保工作面的安全生产，本文将通过案例对煤矿特厚煤层小煤柱沿空巷道掘进支护技术的应用进行探讨。

结果表明采用小煤柱沿空巷道掘进支护技术不仅经济效益显著，而且可以确保井下安全作业。

关键词：特厚煤层；小煤柱；沿空巷道；掘进；支护1小煤柱小煤柱是煤矿沿空掘巷时与老采空区隔离的煤柱，一般认为小煤柱的宽度为5-10m。

留小煤柱开采不仅能减少煤炭资源浪费，提高煤炭回采率，降低支护成本，增加煤矿的经济效益，而且还能改善沿空巷道围岩的应力环境，减少沿空巷道围岩的变形和冒顶、片帮等矿压事故的发生。

2煤矿小煤柱沿空巷道掘进支护2.1案例情况介绍某煤矿煤层为特厚煤层，平均煤层厚度26米，2022年该矿探索性尝试延空小煤柱掘巷技术，原掘进巷道与回采工作面预留8.5m煤柱，通常遇到采空区排水、调车硐室仅有4m煤柱。

2.2技术方案设计2.2.1巷道变形控制小煤柱沿空巷道开挖后，其顶板围岩会第一时间出现移动现象，进而在附近形成裂隙，同时会将上覆岩层负荷传输至巷道两端围岩。

巷道煤柱相对较薄，支承力无法满足对上覆岩层的支撑要求，裂隙会逐渐蔓延，进而出现塑性变形问题。

负荷传输至实体煤端，也会造成实体煤端的围岩应力大幅递增，易出现塑性破坏。

所以，要从根本上确保小煤柱沿空巷道的稳定性，首先要通过采用科学有效的支护措施控制好顶板围岩，在确保顶板稳定的基础上，设计相应支护方案控制两帮变形。

若采用常规的锚杆支护技术，小煤柱宽度需要超过锚杆长度，这样才能够使锚杆固定于煤柱内。

当煤柱宽度无法满足要求时，需采用其他支护方式。

78蒲白科技煤矿孤岛工作面沿空掘巷煤柱宽度留设技术研究蒲白矿业公司温军辉摘要本文以建新煤化4206孤岛综放工作面为研究对象，通过理论计算、数值模拟及周边矿井孤岛采煤经验，确定了4206孤岛综放工作面两侧区段煤柱留设宽度，现场监测结果表明，煤柱变形量不大，在预测可控范围之内，能够满足工作面安全回采。

关键词孤岛综放工作面煤柱宽度1工程概况4206工作面位于42盘区东部，4206工作面相对地面，山峦起伏，植被发育，森林茂密，中部有曹河支流流经，枯水期支流流量0.61L/S,丰水期23.53L/S，地面无村庄。

工作面呈西南—东北方向布置，其西为4204工作面(已开采），东界为4208工作面（已开采），北界为42盘区边界，南界为42盘区辅运大巷保护煤柱，工作面煤层赋存平缓，煤层底板标高为810～924m，地表标高1375～1581m，平均埋藏深度611m。

4206工作面因两侧4204和4208工作面已经采空，形成孤岛工作面，上覆岩层呈“T”形分布，矿压显现要比一般的工作面要大。

2孤岛工作面围岩结构分析及应力分布规律煤体开挖形成煤柱以后，上覆岩层施加的压力将重新分布，煤柱一定深度内形成支承压力带。

由于支承压力的作用和开采扰动等因素影响，煤柱一定深度的煤岩已破坏。

一般认为，煤柱边界处支撑压力为零，随着向煤柱内部深度的增加，支承压力逐渐增大，直至达到峰值σ1。

A.H 威尔逊通过对煤柱加载试验也发现，在加载过程中煤柱的应力是变化的，如图2-1所示，从煤柱应力峰值σ1到煤柱边界这一区段，煤体应力已超过了屈服点，并向采空区有一定量的流动，从煤柱边界至支承压力峰值这个区域称为煤柱的屈服区（或称塑性区），其宽度γ用表示。

屈服区向里的煤体变形较小，应力没有超过79屈服点，大体符合弹性法则，这个区域被屈服区所包围，并受屈服区的约束，处于三轴应力状态，称为煤柱核区（或称弹性核区）。

图2-1煤柱应力分布图图2-2窄煤柱应力分布图综放开采沿空掘巷条件下的护巷窄煤柱不同于上述煤柱的特点（如图2-2），窄煤柱一侧为采空区，而另一侧为沿空掘巷巷道。

沿空掘巷煤柱合理宽度的研究与实践【摘要】本文以某矿的采煤工作面为研究对象，采用理论计算与数值计算相结合的方法，设计出沿空巷道合理煤柱合理的留设宽度，并在此基础上提出了合理的沿空掘巷锚梁网支护对策，确定了强化巷帮支护强度，顶板支护以锚索支护为主、锚杆支护为辅。

通过现场实施证明，沿空巷道煤柱留设的宽度及采取的支护对策是科学的、合理的，并且能够有效的控制巷道变形量，为矿井的和谐建设提供了有力的理论基础。

【关键词】深井煤矿沿空巷道煤柱宽度锚梁网支护煤炭作为我国的基础能源，在我国一次能源消费结构中占有较大的比重，约为65%，而且这一状况还会持续一段时间。

现如今，我国煤炭资源采出率不高，约为40%，而且还存在严重的煤炭资源损失现象，这一切均需要煤炭资源的充分开采。

而沿空掘巷能够可以减少煤柱资源的损失，但沿空掘巷时，留设一定的煤柱，能够避免有害气体、老空积水等侵入巷道，最重要的是，还能够提高劳动效率，降低巷道维护成本，因此，留设煤柱对于煤炭安全高效开采具有重要意义。

又由于留设煤柱的宽度既能够对煤柱本身以及巷道围岩稳定性造成一定影响，又会影响煤炭的采出率，所以合理确定沿空掘巷煤柱宽度具有重要的研究和实践意义。

本文以某矿1492（1）工作面为例，来研究沿空掘巷时煤柱宽度的确定。

1 工作面概述某矿1492（1）工作面走向长度为1462m，倾向为230m。

该工作面正采11—2煤层，该煤层多为块状煤。

该煤层平均厚度为1.7m，平均倾角为7°。

巷道具有埋深大（约为857m）、构造应力高等特点。

在距煤层顶板较近的区域，多为薄且稳定性较差的岩层。

在距煤层顶板3.1m左右的区域，存在厚度约为0.49m的煤层，因此，煤层顶板为复合顶板。

相邻采区对该工作面产生较大的采动影响。

2 关于煤柱宽度的理论分析与计算2.1 理论计算按照极限平衡理论，可以确定最小的合理煤柱宽度B，不妨用x1（m）表示两相邻区段工作面开采在煤柱中产生的塑性区宽度，x2（m）表示锚杆锚入煤柱深度（需要考虑加大控帮深度，一般取2.8m），x3（m）表示安全富余量，其计算公式为：x1+x2+x3其中，x1的确定公式为：x1其中，m为煤层厚度，2m；A为侧压系数，且，泊松比μ为0.3；j0为煤体内摩察角，27°；C0为煤体粘聚力，取1.5MPa；k为应力集中系数，取3；H为巷道埋深，为857m；为上覆岩层平均重力密度，为0.023MN/m3；P0为两相邻区段平巷支护结构对煤柱的支护阻力，为0。