冯凡丁

(太原理工大学 矿业工程学院,太原 030024)

区段煤柱的主要作用是隔离上区段采空区和维护该区段回采巷道稳定,隔离采空区并且防止周边工作面的积水瓦斯进入本工作面[1]。若区段煤柱留设得过宽,虽然安全性得以保证,但会造成煤炭资源的严重浪费;若区段煤柱留设过窄,虽然可以提高回采率,但是会导致煤柱附近形成一段塑性区域,使煤柱缺少必要的承载能力,稳定性得不到保证[2-3]。所以区段煤柱尺寸的合理确定,既可以提高巷道围岩的稳定性,又能够最大限度地开发煤炭资源。

国内外学者对于区段煤柱进行过大量研究,归结起来主要有如下几种方法:现场实测及统计推理;利用矿压规律归纳总结经验公式;对煤柱支承压力分布的理论分析;通过数值模拟寻求煤柱合理尺寸。国外的研究情况为:Gaddy等人提出了Holland-Gaddy煤柱强度公式;Poulsen提出煤柱经验公式,证实煤柱强度与其宽度和高度的比值相关;Hsiung通过有限元法分析出煤柱与顶板的关系;科诺年科和阿尔拉麦夫提出了极限平衡理论。国内研究情况为:谢和平等人通过理论试验分析,提出煤柱的破坏过程是非线性的;余忠林等人分析出了大采高工作面窄煤柱沿空掘巷条件下的煤柱分布规律;柏建彪等人通过FLAC3D数值模拟分析出了沿空掘巷后巷道围岩的变形破坏规律及合理尺寸等[4-5]。

由此可见，区段煤柱尺寸的留设与多方面因素有关,包括煤层埋深、顶底板稳定性、采动影响、围岩物理力学参数、采煤方法和巷道支护形式等。……