任 帅，王方田，李少涛，屠洪盛，李乃梁

（1.中国矿业大学 矿业工程学院，江苏 徐州221116；2.山东义能煤矿有限公司，山东 济宁272500）

我国中东部矿井煤炭开发时间长，主力矿区已进入深部开采，“三高一扰动”等问题日益突出[1－3]。由于超高水充填开采对提高煤炭采出率，预防深井动力灾害具有显著效果[4－7]，在矿井中不断推广应用。目前超高水充填开采通常采用留设区段煤柱与充填体形成联合支承体来控制覆岩运移，在未掌握煤柱稳定性规律的情况下一般靠经验留设煤柱，出于安全性与保护地表生态环境的考虑，煤矿区段煤柱的留设宽度范围普遍在20～40 m[8]，实践表明该尺寸煤柱资源损失大，且随埋深加大会导致煤柱静载过高，存在诱导煤柱冲击动力灾害隐患。因此，研究超高水充填工作面煤柱合理尺寸对实现煤矿安全高效开采具有重要意义。James等[9]分析了充填薄煤层时小煤柱尺寸对煤炭采出率的影响规律，提出了煤柱尺寸优化方案。邓雪杰[10]等采用理论分析与数值模拟的方法研究不同埋深、工作面充实率、巷旁充填体宽度和强度条件下沿空留巷煤柱应力演化与移动破坏特征。刘讯[11]等以新巨龙矿充填工作面为工程背景，通过理论分析、数值模拟和现场实测对沿空巷道护巷煤体受力特征和围岩变形进行分析和研究，确定沿空掘巷煤柱留设尺寸为5 m。郭广礼[12]等基于平顶山十二矿地质条件，采用数值模拟探究充填开采协同承载体的应力承载和破坏特征，建立了协同承载体中煤柱破坏的力学模型，得到了煤柱破坏与充填体承压均值、煤柱承压极值相对覆岩自重应力的系数关系。……