马岩意

（山西三元煤业股份有限公司，山西 长治 046000）

1 工程概况

三元煤业3#煤层平均埋深376.5 m，煤层厚度为6.36～7.50 m，平均厚度7.20 m；煤层倾角1°～10°，平均倾角5.5°；煤层结构简单，赋存稳定，厚度变化较小，为全区稳定可采煤层。煤层直接顶为细粒砂岩，平均厚度8.65 m；基本顶为中粒砂岩，平均厚度4.09 m；直接底为砂质泥岩，平均厚度1.0 m；基本底为细粒砂岩，平均厚度2.98 m。4306 工作面为3#煤层四采区第二个回采工作面，南为4308 工作面采空区，北为4302 工作面（设计），东为四采区大巷，西为井田边界，工作面布置如图1。

图1 巷道布置平面图

三元煤业以往区段煤柱留设宽度为20～35 m，致使大量宝贵煤炭资源滞留井下，降低了工作面回采率。为此，矿方决定采用留窄煤柱沿空掘巷技术掘进4306 运输顺槽，窄煤柱宽度是影响沿空巷道施工效果和稳定性的关键因素[1-3]，故有必要对煤柱合理宽度进行研究。4306 运输顺槽沿3#煤层底板掘进，设计全长1 322.7 m，巷道断面采用矩形，断面尺寸为5300 mm×3150 mm（宽×高）。

2 沿空掘巷煤柱应力分布及合理宽度分析

2.1 沿空掘巷煤柱弹塑性分区及应力分布特征

沿空巷道护巷煤柱在左右两侧工作面采动影响下，煤柱内垂直应力和弹塑性分区呈对称性分布，煤柱两侧边缘分布有一定范围的破碎区，向内为塑性区，中间部位为弹性核区[4]。当煤柱宽度过小时，煤柱内部无弹性核区，整个煤柱均发生塑性变形，极易受采动影响而发生失稳破坏。随着煤柱宽度的增大，煤柱内部弹性核区范围增大，煤柱承载能力和稳定性增强[5]。然而宽煤柱虽有利于维护沿空巷道稳定，却造成大量宝贵煤炭资源滞留井下，造成资源浪费，降低工作面回采率[6]。……