基于能量耗散留設窄煤柱合理尺寸研究

何 凱

(潞安環能股份公司 常村煤礦，山西 長治 046102)

在我國淺部煤炭資源逐漸枯竭，礦井轉入深部開采的背景下，沿空掘巷作為一種綠色開采技術，經多年發展已經普遍應用于我國眾多深部礦井開采。沿空掘巷不僅能夠有效提高煤炭采出率，而且能夠緩解沿空巷道應力集中的現象，保障采煤工作面的安全正常回采[1-2]。沿空掘巷可以分為完全無煤柱沿空掘巷和留窄煤柱沿空掘巷，其中留窄煤柱沿空掘巷應用較為廣泛[3]，然而當前眾多研究中，針對窄煤柱留設的模擬研究方法一般采用塑性區、位移等因素進行分析確定，對基于能量研究的方法卻很缺乏，而且能量是導致煤柱發生破壞的本質原因。因此本文基于某礦2101W工作面的實際條件，利用能量法進行窄煤柱留設尺寸的確定，為礦井煤柱設計提供理論依據。

1 工程背景

某礦2101W工作面埋深635.5 m，煤層平均厚度3.0 m，煤層傾角16～20°，平均18°，工作面采用全部垮落法綜合機械化采煤法，2101W工作面相鄰區段工作面已采畢，如圖1所示，原先礦井相關工作面布設25 m煤柱，但回采巷道依舊變形嚴重，而且也降低了煤炭采出率。2101W工作面采用沿空掘巷技術，沿空巷道為回風巷，巷道斷面如圖2所示，同時為了更好進行沿空巷道布置，2101W工作面采用鉆孔應力計進行側向支承應力的監測，峰值在臨空煤體約13.2 m處。

2 沿空掘巷窄煤柱理論尺寸確定

依據沿空掘巷定義(此處均指留設窄煤柱沿空掘巷)，沿空巷道通常被布置在臨近破碎……