残采旧空区宽度对残留煤柱稳定性影响分析

刘建伟 徐 昕 康国峰

（同煤国电同忻煤矿有限公司，山西 大同 037000）

煤炭支撑着我国经济的发展[1]，20 世纪为追求更大的经济效益，采用落后旧式采煤法开采优质煤炭资源[2]，造成资源的极大浪费。随着资源枯竭及经济发展的需要，对残煤存在区的煤炭资源进行残煤复采成为煤炭领域的重要研究内容。因旧采区存在大量的旧空区和煤柱且分布不均[3]，不同宽度的旧空区和煤柱的稳定性会对下分层工作面造成一定影响。对煤柱的稳定性进行分析能对工作面前方煤柱的稳定性做出预判[4]，从而确定相应的处理措施，保证回采工作面回采过旧空区时能够安全稳定的通过。

1 工程概况

王坡煤矿位于山西省晋城市，主要可采煤层为3#、4#煤层。3#煤厚4.3m，4#煤厚3m，煤层间距6～8m，煤层埋深为325m。先前采用落后的巷柱式采煤法开采3#煤，造成资源的大量浪费，并在煤层中形成大量的旧空区。通过现场调研确定旧空区宽度范围为5～10m，煤柱宽度为5～15m。本文对3#旧空区煤柱稳定性进行理论分析，并通过数值模拟论证，确定4#煤回采工作面回采时，3#煤柱能够保持稳定性的极限宽度，并对3#煤旧空区做出相应的处理。

2 采场煤柱超前失稳机理

2.1 剪切破坏

当工作面回采时，因工作面前方旧空区的存在，基本顶发生超前破坏，受关键块回转失稳的影响，煤柱承受较大的剪切应力，而煤柱的抗剪强度较小，当煤柱的受剪强度大于煤柱的极限抗剪强度时，煤柱就会发生破坏。同时，随着回采工作面的推进，采场前方的煤柱宽度逐渐减小，煤柱内的弹性核宽度随之逐渐减小，煤柱越容易发生破坏。……