高飞

【摘 要】 工作面在开采过程中煤柱合理留设宽度对矿山提高回采率及巷道围岩稳定性具有重要作用，本文以某矿为研究背景，采用数值模拟的方法对工作面开采过程中煤柱垂直应力、水平应力进行研究，得出煤柱留设的合理宽度。研究表明：煤柱垂直应力变化表现出先增加后减小的特征，即随着煤柱宽度的增加应力呈现双峰变化;水平应力随着煤柱宽度的增加而增大，呈现单峰变化;煤柱宽度范围在14-16m。本研究成果可为类似地质条件下煤矿安全开采及巷道合理支护提供依据。

【关键词】 煤柱宽度;数值模拟;垂直应力;水平应力

【中图分类号】 TD823 【文献标识码】 A 【文章编号】 2096-4102（2021）03-0001-02

本文以某矿为工程背景，利用FLAC3D数值模拟软件对煤柱垂直应力、水平应力进行分析，得出煤柱合理宽度的留设范围。本文研究为类似条件下开采提供一定的科学依据。

1工程背景

本文以山西某矿为工程背景，矿井埋深为200m，煤层一次采全高，开采厚度为5m，顶板以粉砂岩、泥岩为主，直接顶厚度为2m，基本顶厚度为8m。综合柱状图如图1所示。

2数值模型建立及研究方案

2.1数值模型建立

以某工作面为研究对象，该采区工作面煤柱宽度为18m，巷道宽为5m，高为4m，模型尺寸500m×120m×100m，上覆岩层厚度为100m、侧压力系数为1.2，容重为22.54kN/m3。模型四周为固定边界，底面固定，模型上面为自由面。煤矿岩体物理力学参数如表1所示。

2.2研究内容

通过采用FLAC3D数值模拟分析软件进行数值模拟，对采动过程中不同宽度的煤柱所引起的围岩应力变化规律分布及围岩应力破坏对岩体特征的影响进行了研究和分析，最终确定最佳留设煤柱宽度。……