厚煤层沿空掘巷下小煤柱宽度及切顶卸压控制研究
刘鹏
魏金凯
国能神东煤炭集团有限责任公司上湾煤矿,内蒙古鄂尔多斯 017209
摘要：厚煤层深部开采条件下沿空掘巷留设小煤柱是解决宽煤柱护巷资源损失率高问题的有效途径,然而,由于煤柱尺寸减小导致的高应力集中和采动扰动仍不可忽视,需综合考虑煤柱强度特性、承载阶段变化及切顶卸压对塑性区演化的影响,以确定合理的小煤柱宽度.以某煤矿工作面沿空掘巷留设小煤柱为工程背景,基于考虑煤体残余强度的理想弹塑性本构模型计算煤柱内部塑性区宽度,对不同宽度煤柱下切顶卸压前后煤柱塑性区的变化规律进行了分析,结果表明:工作面回采阶段小煤柱的塑性区扩展程度最显著;塑性区宽度随着煤柱宽度的增大呈先增大后降低的变化趋势;切顶卸压可显著降低煤柱塑性区宽度,相较未切顶卸压时降幅最大可达43.2％;切顶卸压条件下5 m宽小煤柱在工作面回采后内部塑性区仅占46.7％,仍有超过一半的弹性区用于承载,由此可确定小煤柱的合理宽度为5 m.在此基础上,开展了切顶卸压条件下5 m宽小煤柱护巷数值模拟,结果表明:与未切顶时相比,切顶卸压后煤柱内部垂直应力峰值降幅超过36％,顶底板最大变形量分别降低了 8.4％和9.8％,煤柱帮与实体煤帮最大变形量分别降低了 48.8％与46.7％.工业性试验结果表明:切顶卸压下留设5 m宽小煤柱的巷道顶底板与两帮移近量较未切顶时降幅分别超过52％和63％,能够确保工作面的安全、高效回采.
关键词：煤炭开采沿空掘巷煤柱留设切顶卸压煤柱宽度围岩稳定性
分类号：TD322/822.3(矿山压力与支护)
资助基金：国家资助博士后研究人员计划(GZC20233338)
论文发表日期：2025-10-30
在线出版日期：2025-12-02（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：8( 151-158 )
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