石窟煤矿沿空掘巷煤柱宽度及支护研究

宋海龙

（山西煤炭运销集团三元石窟煤业有限公司 山西长治047500）

1 引言

沿空掘巷技术可以减少浪费，改善应力条件并提高采出率，得到越来越多的应用。现有研究中，王卫军[3]以砌体梁理论为基础，建立力学模型，推到了顶板煤岩层变形为力的分量表达式。刘金海[4]等采用数值模拟和工程类比等方法，确定了沿空掘巷侧向媒体破碎范围。受地质条件、地应力、开采技术的影响，煤矿开采难度越来越大，出现了沿空掘巷围岩矿压显现剧烈、破坏范围大、井巷变形大等问题，本文以石窟煤矿为背景，对沿空掘巷的的煤柱优化进行深入研究，以期为类似条件的矿井围岩控制提供一定的参考。

3 护巷煤柱受力及破坏机理分析

煤柱的主要作用是将沿空巷道和上工作面的采空区隔绝开来。上工作面回采工作结束后，形成采空区，导致上覆岩层在重力的影响之下直接作用在采空区。基本顶在沿空巷道采掘影响之下发生断裂，断裂之后的岩石和实体煤形成稳定的结构起到支承作用。上覆岩层的结构和受力情况决定煤柱的状态，当采掘工作结束后，上覆岩层应力进入到新的平衡当中。在应力不变的情况下，煤柱宽度将直接影响上覆岩层的应力分布，在留设煤柱护巷的条件下，煤柱较宽情况下中间会形成一定支撑能力的弹性核区，在两边由于关键块垮落形成塑性区，整体应力体现为中间小两边大，呈现双驼峰状；较窄时，应力均匀分布，曲线呈现马蹄状。……