沿空掘巷窄煤柱合理宽度优化研究

孙晓龙，宋家乐，贺庆丰，孙利辉,2，胡邦国

（1.河北工程大学 矿业与测绘工程学院，河北 邯郸 056038；2.河北省煤炭资源综合开发与利用协同创新中心，河北 邯郸 056038）

0 引 言

随着我国煤炭资源大量开采，部分地区煤炭资源已近枯竭，煤炭为不可再生能源，提高煤炭资源回收率是亟待解决的问题。窄煤柱沿空掘巷相比宽煤柱护巷方式，能有效提高煤炭资源回收率，确定合理的窄煤柱宽度是保障沿空掘巷顺利实施的重要因素[1-3]。国内外专家学者对沿空掘巷合理的窄煤柱宽度进行了大量研究。张文才等[4]通过理论分析、数值模拟和现场监测等方法，研究了采空区边缘煤体应力分布，分析了不同宽度煤柱巷道的稳定性，确定窄煤柱合理宽度为5 m。方刚等[5]根据Bieniawski 煤柱强度理论及相关判别指标，确定了留设的煤柱宽度。原育锋等[6]通过力学状态分析、理论计算和数值模拟，得到了不同宽度煤柱下的应力场和位移场分布特征，确定合理的煤柱宽度为5m。李来源[7]通过理论计算和数值模拟，得到了不同煤柱宽度下的巷道围岩变形及塑性区分布规律，确定了合理的煤柱宽度。胡大冲等[8]运用极限平衡理论和模拟分析，认为合理的煤柱宽度为15 m。姚福艳等[9]通过数值模拟方法，获得了不同宽度护巷煤柱内的支承应力变化规律。

基于上述研究成果，以优化沙曲一号煤矿4305 工作面沿空掘巷煤柱宽度为工程背景，通过理论计算、数值模拟、现场观测的研究方法，计算了护巷煤柱塑性区宽度，分析了不同宽度煤柱时的巷道围岩位移场分布规律，最终确定了合理的沿空掘巷窄煤柱宽度。……