基于煤体极限强度理论的窄煤柱护巷技术及其支护优化研究

程相克 王宁博

（1.平顶山天安煤业股份有限公司十矿，河南 平顶山 467000；2.中国矿业大学（北京），北京 100083）

本文以潘一矿1561（1）上风巷为研究对象，对窄煤柱条件下巷道的矿压特征进行研究并得出基本矿压显现规律，推导出1561（1）上风巷窄煤柱的载荷强度计算公式，利用煤体极限强度理论合理确定了煤柱宽度，最后计算出巷道锚杆索的支护强度，对现有支护方案进行优化，取得了良好的支护效果[1-5]。

1 工程概况

1561（1）工作面位于东三采区下部六阶段，西邻东三下山采区系统巷道，东至东三边界回风下山，北方1551（1）工作面正在回采，南方为11-2煤层实体段及1561（1）下顺槽高抽巷，1561（1）工作面正上方为13 槽未采块段。工作面位置关系如图1。

图1 1561（1）工作面位置关系

1561（1）工作面开采的11-2 煤层赋存较稳定，煤层产状为168°～225°∠4°～9°，11-2 煤为黑色，粉末状为主，半亮型，煤厚0～2.6 m，平均厚度为1.72 m，煤层结构简单，1561（1）上风巷沿煤层顶板掘进，设计长度为1 650.5 m。煤层顶底板岩性及厚度见表1。

表1 11-2 煤层及顶底板基本特征表

2 窄煤柱煤体矿压分布特征

2.1 巷道开挖前煤体矿压分布特征

1561（1）工作面巷道开挖前，随巷道掘进，煤柱侧的应力分布规律主要为以下三个阶段，如图2。

（1）原岩应力影响阶段

在本阶段，1551（1）工作面下顺槽距离工作面较远，未受采动影响，因此，煤体只受原岩应力作用，在煤柱侧形成卸压区、应力集中区和稳压区三个区域。

图2 巷道开挖前煤体应力分布特征

（2）采动影响阶段

在本阶段，1551（1）工作面下顺槽在工作面前方部分受工作面采动影响，在回采引起的超前支承压力作用下，煤体应力集中明显升高，塑性区显著扩大，煤体内的破坏程度达到最大。……