郝军志
鸡西矿业集团正阳煤矿 黑龙江 鸡西 158177
摘要：留设煤柱一直是煤矿传统的护巷方法，传统的留煤柱护巷方法是在上区段运输平巷和下区段回风平巷之间留设一定宽度的煤柱，使下区段平巷避开固定支撑压力峰值区。而留设煤柱宽度的大小对巷道影响是非常大的，如果留设煤柱过大，巷道的稳定性增强，但煤柱留设所带来的煤炭损失相当大。所以在留设煤柱时应该在保证巷道稳定性同时，使煤柱宽度尽可能小，所以区段支撑煤柱尺寸的合理留设，对矿井安全和煤炭资源的回收有着重要的意义。本文针对矿山压力理论分析和经验公式计算等多方面综合分析，确定煤柱的合理尺寸，最后对计算结果进行综合分析并与理论研究相结合，提出了合理的区段煤柱宽度，在保证安全生产的前提下提高采区煤炭资源回收率。
关键词：煤柱尺寸；沿空掘巷；回收资源
1.工程概况
正阳煤矿一采区深部3B#右0首采综采工作面回采三个月后，由105综掘队进入开始施工第二个区段回风顺槽，采用沿空掘巷留设煤柱隔离采空区，该顺槽西部为采空区，东部未采动，北部为3B#运输道，南部为井田边界。该巷道为正阳煤矿一采深部3B#右三综采面回风顺槽，巷道埋深770-800m，设计长度600m，煤层平均厚度3.9m，煤层倾角在6-10°之间，直接顶顶板层理发育，上覆伪顶页岩厚0.7m，直接顶砂页岩厚5.2m，发育有数层煤线和凝灰岩，极易离层，使直接顶形成复合顶板，基本顶细砂岩厚9.4m，属于深部复合顶板煤巷。
2.煤柱合理宽度的确定
2.1根据塑性区宽度计算
（1）当煤柱一侧的工作面采完时，煤柱内各点的竖向应力，随着距采空区边缘的距离增大而按指数关系减小，一侧采空煤柱（体）的弹塑性变形区及垂直应力的分布（图2-1），如图2-1中曲线1。随着时间增长，在应力长期作用下煤柱出现屈服，煤柱内会出现3个区域:塑性区(包含破碎区)、弹性区和未受采动影响的原始应力区。煤柱内各点所受竖向应力，随距采空区边缘距离增大先增大后减小，最后减小为原始应力，如图2-1中曲线2。
英国威尔逊 (Wilson)先生提出煤系地层的岩石较软, 巷道煤柱内应力分布不均匀, 巷道围岩的支承压力超过煤体强度时发生屈服。巷道煤柱内存在一屈服带, 屈服带宽度随采动支承压力增加, 向煤柱中间扩大。煤柱中间由于受屈服带煤体限制及巷道支架支撑力的作用, 极限强度增大，存在一未屈服的煤柱核。威尔逊提出的破坏准则：
经以上理论计算, 煤柱的宽度在 11.1 ～ 11.4m之间, 综合分析，从节约煤炭资源的角度出发，最终考虑将煤柱的宽度确定为11m。工作面在掘进期间，巷道基本稳定，变形量较小，未进行大的维护，这说明留设 11m 的煤柱是合理的、可行的，同时反映出理论计算结果与实际情况较吻合。
3.工程实践分析
根据煤柱及巷道的变形规律表明，在煤柱宽度降低后，煤柱的侧向压力将提高，使煤柱向两侧挤压，导致靠煤柱侧巷帮由于受煤柱的压力增加，往往出现巷帮向内突起并发生严重变形，所以通过控制煤柱变形能有效控制巷道的变形，控制开挖巷道顶板，是保证围岩、支护共同承载的关键。因选用的煤柱尺寸为极限尺寸，故需在巷道支护技术上加以保证安全使用，结合中国矿业大学张农教授提出的连续梁理论、大锚杆（锚索）技术全新煤巷锚杆支护技术对105工作面支护在多次研究的基础上进行了生产实践。
4.结论
4.1经过实践证明，本方法确定的煤柱尺寸11.0 m相对比较准确的，在以后的实践中具有重要的参考价值。
4.2通过预应力全锚索支护在顶板形成足够厚度的锚固岩梁，有效地控制了巷道围岩变形。
4.3回采巷道的稳定性与护巷煤柱尺寸有很大的关系，煤柱尺寸的合理确定是巷道支护设计的重要部分。根据影响煤柱四个因素采用的2种理论计算，不仅合理地确定煤柱尺寸，而且也达到了优化巷道布置的目的。
参考文献:
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[3]钱鸣高、石平五、徐家林.矿山压力与岩层控制[M].徐州:中国矿业大学出版社，2010.作者简介:郝军志(1971.10一)，男，黑龙江省鸡东县人，工程师，现从事掘进技术管理工作，在龙煤集团鸡西矿业公司正阳煤矿工作。
论文作者:郝军志
论文发表刊物:《防护工程》2018年第15期
论文发表时间:2018/10/26
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