李天龙

(潞安化工集团 王庄煤矿，山西 长治 046031)

随着煤炭资源的枯竭，如何尽可能多地开采煤炭资源，是当前急需解决的问题，对孤岛工作面进行开采成为解决这一难题的有效方法之一[1-3]。孤岛工作面煤柱应力集中水平较大，矿压规律显现较为明显，巷道围岩变形破坏严重，易自然发火[4]。破坏巷道需要多次翻修和加强支护，不仅增加成本而且威胁安全高效生产[5]。

国内学者在孤岛工作面沿空掘巷煤柱宽度确定和围岩稳定性控制方面开展了大量的研究。针对沿空掘巷上覆岩层结构特征，提出了综放沿空掘巷上覆岩层“大小结构”的观点，在“大结构”稳定的前提下，锚(索)杆与围岩组成的“小结构”是决定巷道能否稳定的关键[6-8]。针对沿空掘巷煤柱宽度的确定，提出了很多合理的方法，主要包括：①对工程案例归纳推理，得出不同围岩条件下合理的煤柱宽度；②采用数值模拟软件对巷道围岩变形和应力分布特征进行分析，确定合理的煤柱宽度。③建立巷道围岩力学结构模型，利用极限平衡理论推导出护巷煤柱保持稳定状态时的宽度范围[9-10]。在沿空掘巷稳定性控制方面，研发了高强、高预紧力、高延伸率锚杆(索)支护系统和恒阻大变形锚索等支护技术来控制围岩稳定[11-13]。

基于此，文章借助UDEC数值模拟方法，以某矿孤岛工作面为工程背景，进行区段煤柱承载特性演化规律研究，确定合理的沿空掘巷煤柱宽度。

1 工程背景及模型构建

某矿3号煤层为综合机械化放顶煤开采，煤层厚度平均为6.5 m，倾角平均3°，其中8105工作面走向长度2 400 m，工作面宽度230 m；……