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综放工作面护巷煤柱宽度的优化分析 朱劫(中煤科工集团南京设计研究院有限公司，江苏南京210031) 摘要：针对冲击危险回采巷道围岩变形大，支护困难的特点，采用理论计算，数值模拟及现场实测相结合的方法，基 于弹塑性极限平衡理论分析得出护巷煤柱的合理宽度及影响煤柱宽度的力学因素，为具有冲击危险的回采巷道留设煤柱 提供了科学依据。 关键词：综放开采；冲击危险；护巷煤柱；煤柱宽度 文献标志码：B 中图分类号：F406．3：TD823．5 护巷煤柱的宽度是矿井开采设计中的重要参 道的稳定性，预防冲击矿压破坏提出理论依据。 数，其合理宽度的设计一直是众多学者研究的课 1工作面概况 题之一。煤柱宽度变化引起的煤柱内以及相邻工 某矿1501综放工作面位于5#煤层，平均煤厚 作面内力学特征的变化，将直接影响巷道围岩变 形破坏规律及其稳定性…。对于深井工作面来 说，冲击矿压是导致煤柱失稳破坏的重要因素之 高2．5m，放顶煤高度为2．41m，采放比为l： 一。深井工作面护巷煤柱宽度的留设，应当从巷 道围岩稳定性、煤柱中弹性能的释放两方面入手， 工作面1503工作面回采巷道部分已经掘进完成。 结合其他因素综合考量，分析得出护巷煤柱的最 初始设计的护巷煤柱宽度为20m。 合理宽度。 2理论计算 本文以某矿1501综放工作面为研究对象，通过 根据弹塑性极限平衡理论可以求得采空区侧 理论分析、数值模拟以及现场实测，综合分析确定 煤体的屈服宽度心]x，，考虑开采影响，应当在求解 了护巷煤柱的合理宽度，为深井工作面提高区段巷 加入开采扰动系数d。 x1=羔重n降=焉筹筹l㈩ 式中，d为扰动系数，取2；M为巷道高度， 支护阻力，oMPa。 4．5m；B为侧压系数，0．25；巾。为煤层界面的内摩 根据以上条件进行估算，得到x，=1．35m，根 擦角，取25。；仪为煤层倾角，取15。；c。为煤层界面据弹塑性理论求得巷道围岩塑性区宽度为口] 的黏结力，4MPa；盯，。为煤柱的极限强度，取 10MPa；r0为煤体的平均体积力，0．014MPa；p；为 ，． ．竺曼翌翌垒 、 霞一％{糕m叫讯砧严‰。} ㈩ 响因素包括：巷道的埋深、断面积、煤层倾角、煤 式中，H为巷道的埋深，取400m；1为岩体的 质、开采扰动系数等。 平均体积力，取0．025MPa；p；为支护阻力，0MPa； r0为巷道等效半径，取4m。 3数值模拟分析 J 3．1数值模拟模型的建立 根据以上分析得出的煤柱宽度为H 3 B=kBo (3) 本次模拟采用FLAcD数值计算软件进行模 拟分析，计算时分别考虑煤柱宽度为4、6、8、10、 式中，B。为煤柱理论计算宽度，B。=x。+R， 12、14、16、18、20、25 m；k一安全系数，k=1．15～1．45。 m。数值计算过程：原岩应力 把以上数据代入式(1)和式(2)，得到x，= 1501工作面回采对1503回风道的影响及确定合 1．81m，R=2．26m，因此，由式(