郭晓东，崔文龙

(山西朔州平鲁区兰花永胜煤业有限公司，山西 朔州 036800)

随着社会经济的发展，煤炭开采逐渐向深部延伸。在深部煤层开采中，留设厚煤柱不仅造成了资源浪费，而且导致煤柱内部应力集中，引发一系列的次生灾害。因此，采用了沿空掘巷留设窄煤柱技术。在沿空掘巷技术中，留设合理的窄煤柱尺寸是技术的关键，相关研究多集中于煤柱应力场、位移场以及数值模拟塑性破坏等，缺乏对煤柱可释放弹性能的研究，而能量释放过程是造成巷道围岩及煤柱变形破坏的主要原因[1-2].

1 工作面概况

山西某矿1327工作面埋深525.5 m，煤层平均倾角0°～3°，近水平煤层，煤均厚2.6 m，巷道直接顶为2.2 m的炭质泥岩，基本顶为5.6 m粉砂岩。在上区段工作面采掘结束顶板稳定后，下区段巷道开始布置。其中，在回风巷掘巷期间，布设25 m煤柱，但巷道围岩变形严重，对巷道掘进工作产生了较大的影响。

2 沿空掘巷窄煤柱尺寸理论计算

2.1 窄煤柱破碎区宽度计算

由于沿空巷道沿破碎区布置，基于极限平衡理论，在破碎区和塑性区交界处，应力集中系数为1，则窄煤柱破碎区宽度公式[3]：

(1)

式中：

x0—窄煤柱破碎区宽度，m;

m—工作面采高，m，取2.6；

A—侧压系数，取0.5；

γ—上覆岩层平均体积力，MN/m3，取0.27；

H—巷道埋深，m，取525.5；

φ0—煤体内摩擦角，(°)，取32；

C0—煤体内聚力，MPa，取3.0；

Px—上区段工作面巷道煤帮的支护阻力，MPa，取0.4.

基于下区段工作面实际地质条件，计算得，x0=3.92 m.

2.2 窄煤柱理论宽度计算

基于弹性力学和极限平衡理论，设计煤柱宽度B范围，见图1.

因此，最小煤柱宽度为：