陈晓东

(山西乡宁焦煤集团 前湾煤业有限责任公司，山西 乡宁 042100)

1 工程概况

山西乡宁煤焦集团台头前湾3206工作面井下位于三采区右翼，工作面北侧为2号煤回风下山巷道，东侧为3204回采工作面，西侧为实体煤层，北侧为三采区边界。3206工作面开采2号煤层，煤层平均厚度2.6 m，平均倾角为10°，煤层顶板岩层为泥岩、粉砂岩和细粒砂岩，底板岩层为泥岩，具体煤层顶底板岩层特征如表1所示。由于矿井采掘接替紧张，3206工作面回风巷在3204工作面回采期间即进行掘进作业，3206回风巷道设计沿2号煤层底板掘进，掘进断面为矩形，掘进宽度×高度=4 500 mm×3 000 mm，现为保障巷道围岩的稳定，特进行合理区段煤柱宽度分析和围岩控制技术研究。

表1 煤层顶底板岩层特征

2 区段合理煤柱宽度分析

2.1 理论计算

根据弹性核理论，结合国内外众多学者的研究结论可知，煤柱的弹塑性变形区及应力分布特征如图1所示。在护巷煤柱两侧出现塑性变形，即图中x0和x1部分的塑性变形，当煤柱两侧塑性变形后，若煤柱中部存在一定宽度的弹性核区域时，当弹性核区域在受到采动压力和动压影响下，若弹性核区域的宽度大于煤柱宽度的2倍时，即可认为煤柱处于稳定状态[1-3]。

图1 煤柱弹塑性变形区及应力分布特征

分析图1能够推导得出合理煤柱宽度的计算公式如下：

B=x0+2M+x1

(1)

式中：x0为回采空间侧区段煤柱塑性区宽度，m；x1为采准巷道侧区段煤柱塑性区宽度，m；M为工作面割煤高度，m；K为应力集中系数；H为开采深度，m；φ为内摩擦角，°；……