２０１６年第４ｌ卷第３期 Ｖ０１．４ｌ Ｎｏ．３ ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７２—９９４３．２０１６ ０３．０２７ 能源技术与管理 Ｅｎｅｒｇｙ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ７３ 顶板未稳定情况下沿空掘巷区段窄煤柱宽度研究 于元林１，刘亚鹏２ （１．皖北煤电集团钱营孜矿，安徽淮北２３４０００；２．中国矿业大学矿业工程学院，江苏徐州２２１１１６） ［摘要］以皖北钱营孜煤矿Ｗ３：１４ Ｚ－．作面运输平巷为例，通过现场实测、理论计算和数值模 拟计算对顶板未稳定的情况下沿空掘巷区段煤柱合理宽度进行研究，为该矿 Ｗ３ １４工作面设计合理窄煤柱宽度。通过理论计算和运用ＵＤＥＣ４．０软件，对不同煤 柱宽度下巷道变形破坏规律的数值模拟，两者相结合确定最佳合理的窄煤柱宽度 方案。模拟４种不同宽度煤柱时的垂直位移量和水平位移量，经比较分析，最终确 定沿空掘巷区段窄煤柱的合理尺寸宽度为５ ｍ。数据表明，遇到窄煤柱情形下，沿空 掘巷的巷道掘进区段仅使煤巷围岩产生小范围的应力重新分布，但不会使围岩发 生大范围的变化。 ［关键词］沿空掘巷；煤柱宽度；数值模拟 ［中图分类号］ＴＤ８２３．２５ ３［文献标识码］Ｂ［文章编号］１６７２＿９９４３（２０１６）０３ ０７３ ３ ０引 言 正确合理的设计沿空掘巷窄煤柱宽度既能减 少煤炭资源的浪费、提高煤炭资源的回收率，还可 ２窄煤柱合理宽度的确定 ２．１ 理论计算 根据极限平衡理论，合理安全的煤柱最小宽 以提高巷道的安全系数，从而减少了支护难度，节 省支护所需成本 ］。在充分分析影响窄煤柱稳定 的各种影响因素、窄煤柱宽度 的设计原则基础 之上，结合现场实测的侧向支承压力分布规律、数 值模拟［２］、理论分析及工程实践对于窄煤柱的技 度取值Ｂ的计算原理如图１所示。 术要求，确定了沿空掘巷区段煤柱的宽度 ］。 １ 工程概况 Ｗ３ １４工作面运输平巷是皖北煤电集团钱营 孜煤矿３ ｌ２工作面采空区掘进的沿空巷道。 Ｗ３ １４工作面位于西一采区北翼一阶段，东与 Ｗ３ １２首采面相邻，西与西二采区相邻。工作面机 巷长２ ０３６ ｍ左右，标高在…６１０ ５７０ ｍ；风巷长 ２ １５６ ｍ，标高在…５７０ ４９０ ｍ；两巷方位角３３９。， 地面标高２２ ２３ ｍ左右；开切眼斜长２３５ ｍ，平 距２３２ ｍ。工作面内３：煤层倾角在ｌ２。～１８。范围， 平均煤层倾角１５。，工作面内煤层赋存情况较为 复杂。煤层直接顶板以深灰色泥岩为主，平均厚约 ４．３４ ｍ，局部为深灰色粉砂岩。基本顶为泥岩或粉 细砂岩，平均厚约ｌ１．５ ｍ。煤层直接底板为一层泥 岩，平均厚约２．９３ ｍ，基本底为细砂岩，平均厚约 ９．５０ｍ 图１合理煤柱宽度计算 由图１可知，沿空掘巷窄煤柱宽度日由３部 分组成： Ｂ＝ｘ１＋ ２＋ ３ （１） 式中：ＸＩ一因上区段工作面开采而在下区段 沿空掘巷窄煤柱中产生的破碎区，ｍ； 厂煤柱帮所使用的锚杆长度，取２．０ ｍ； 广煤柱的稳定性系数，根据开采煤层 的厚度，取０．２（ｘ。＋ ）。 式（１）中 值的确定： 『ｌ１ ｋｙＨ＋ ］ｌ ｌ ｔａｎ￣０’Ａ Ｊ 式中：ｍ一采煤厚度均值，取３．３４ ｍ； （２）