张兵强

（山西沁和能源集团南凹寺煤业有限公司，山西 晋城 048000）

1 工作面概况

南凹寺煤矿30407 工作面为综采工作面，主采3#煤层，煤层厚度为7.3～8.8 m，平均煤厚8.05 m。30407 综采工作面走向长度943 m，倾向长度180 m，煤层倾角2°～5°，平均3°30′。煤层基本顶为8 m 厚中粒砂岩，直接顶为5 m 厚灰黑色砂质泥岩，直接底为3 m 厚灰黑色厚层状砂质泥岩，基本底为灰白色厚层状中粒砂岩，厚度为6 m。

2 煤柱留设方案分析

南凹寺煤矿以往在布置临近采空区工作面时，为保证掘巷的安全，留设35 m 大尺寸煤柱，造成了大量的资源浪费。为避免资源浪费，增加矿井的经济收入，30407 综采工作面运输巷将以沿空掘巷的方式设计，并对其煤柱留设方案进行分析[1-6]，使资源采出最大化的同时，保证其安全掘进。30407工作面运输巷临近30405 工作面采空区，30405 工作面已回采结束8 个月，采空区已基本压实。

数值模拟技术能够对煤岩体等材料进行三维结构受力特性仿真计算。根据地质资料和生产情况，采用FLAC3D计算软件对3 m、5 m、7 m、10 m 和12 m 五种煤柱留设方案进行数值模拟。

通过FLAC3D仿真计算软件对以上五种方案进行模拟，发现煤柱留设方案所造成的巷道围岩位移量、顶板应力分布情况、塑性区域分布都差别不大。煤柱留设越小，巷道围岩的位移量越大，但是煤柱受高应力集中影响范围越小，有利于保证沿空掘巷掘进时的巷道围岩稳定性。在采取大煤柱留设方案时，前期沿空掘巷掘进受影响较小，巷道围岩稳定性强，但随着巷道向前掘进，巷道两帮越来越受到应力集中的影响，煤柱受高应力影响范围增加，巷道围岩变形速度加快，对巷道长时间掘进稳定性造成严重影响。……