综放工作面煤巷煤柱合理宽度的确定

段建雷

（山西泽州天泰岳南煤业有限公司，山西 晋城 048002）

1 概述

晋城泽州天泰岳南矿32015工作面开采二叠系山西组8号煤层，倾角平均15.3°，厚度平均9.7m。工作面长约2344m，倾向长约238m，综放采煤，采煤高度2.4m，放煤高度9.4m。支承应力可能导致32015工作面巷道受到严重影响,因此需要对巷道煤柱合理宽度的选取进行相关研究。

2 数值模拟分析

2.1 数值模型

沿空巷道煤柱合理宽度的确定关系到沿空掘巷围岩的稳定性，依据莫尔-库伦屈服准则和美国ITASCA公司研发的FLAC3D数值模拟软件计算分析出不同煤柱宽度对于岩体变形、判断岩体是否遭到破坏的影响并建立数值模型。建模所取煤层及顶底板岩层物理力学参数见表1。

表1 煤层及顶底板岩层物理力学参数

图1 沿空掘巷窄煤柱宽度计算模型

图2 不同煤柱宽度下形变量模拟

2.2 数值分析

（1）由模拟实验得出，当煤柱宽度在10m左右，煤柱两侧与巷道之间的塑性形变区相互贯通，只有塑性区，而没有弹性区，整个煤柱都将处于不稳定状态。

（2）随着煤柱宽度的增大，煤柱塑性区开始缩小。煤柱宽度逐渐增大，逐渐开始出现弹性区，煤柱可以保持稳定；煤柱宽度如果持续增加到30m时，塑性区将不再变化，弹性区逐渐增大。

（3）由图2可以看出,煤柱厚度与变形量的总体趋势。当煤柱宽度逐渐增大时，巷道围岩变形量即位移呈逐渐减小的趋势。煤柱宽度由10m增至30m时，变形量的减小是巨大的。而煤柱宽度大于30m时，变形量的减小是愈加缓慢的。

（4）煤柱作用于两帮的变形量，沿走向、工作面附近巷道两帮水平位移较大，随着距离增大，变形量减少。30m是煤柱合理宽度的临界点，在30m后增大煤柱宽度对巷道变形影响较小，而煤柱宽度小于30m时，巷道变形量随着煤柱宽度增加急剧减小。

3 结论

（1）通过采用FLAC3D数值模拟软件对岳南矿32015工作面的巷道顶底板和煤帮的三维结构受力特性模拟和塑性流动分析计算，得出经济合理安全可靠的煤柱宽度为30m。

（2）依据莫尔-库伦屈服准则和数值模拟围岩应力分布规律,围岩应力随着煤柱尺寸的增加变大,当煤柱尺寸达到一定数值时变化不大。