链臂锯切顶卸压小煤柱留巷开采围岩稳定性分析

苏 铭，姚强岭，刘梓昌，夏 泽

(1.晋能控股山西科学技术研究院有限公司，山西 太原 030032; 2.中国矿业大学，江苏 徐州 221116)

0 引 言

目前，世界能源供给仍以化石能源为主，而未来10年煤炭依然是我国生产生活的主要能源来源，其在能源消耗中占比达58%，而煤炭在全球一次能源消费量中占比为27%，仅次于石油[1-3]。根据地理位置分布，将全国分成几大矿区，其中，西部矿区煤炭储量多、产量大、自动化程度高，是我国主要煤炭生产基地。根据国家统计局和山西省统计局统计数据，山西省2018年原煤产量为8.9亿t，占全国原煤总产量的24.3%[4-5]，是我国重要的煤炭生产基地。大同矿区作为山西六大主要矿区之一，存在顶板岩层坚硬、煤层坚硬、底板岩层坚硬的问题[6]，在这一地质条件背景下大同矿区易发生顶板冒落、巷道围岩剧烈变形等工程地质灾害[7]。因浅部煤炭资源已经面临枯竭，现提出“深地开采”的概念，对埋深较大的煤炭资源进行安全开采。相较于浅部煤炭资源，深部煤炭资源的开采面临着矿井巷道围岩原岩应力过大的问题[8]，同时为保证安全生产而留设的大煤柱会造成煤炭资源的巨大浪费，应当向无煤柱或小煤柱方向进行转型升级。

ZHANG等[9]利用现场测试和数值建模结合研究了巷道稳定性与屈服煤柱尺寸之间的关系，根据现场数据表明该方法设计的煤柱能有效保证巷道围岩稳定性；JAISWAL等[10]通过研究煤柱的宽高比(w/h)与煤柱屈服强度的关系，可知煤柱的屈服强度主要与宽高比(w/h)呈非线性关系。……