大断面综放沿空掘巷窄煤柱宽度研究：FLAC3D模拟与应用

"大断面综放沿空掘巷回采时窄煤柱宽度确定研究" 在煤矿开采过程中，大断面沿空掘巷是一种常见的开采方式，它涉及到大量的煤炭资源回收和巷道稳定性问题。本研究针对大断面沿空掘巷中窄煤柱宽度的确定，这是一个至关重要的技术挑战，因为煤柱宽度的选择直接影响到矿井的安全性和经济效益。通过使用FLAC3D数值模拟软件，研究人员深入探究了回采过程中不同宽度窄煤柱的变形破坏规律及受力分布情况。 研究发现，随着煤柱宽度的增加，其内部的中间弹性核也会相应增大。这意味着更宽的煤柱能提供更大的支撑力，但同时也可能导致更大的变形。此外，当工作面向前推进时，垂直应力的分布模式经历了一个从梯形分布逐渐转变为三角形分布的过程。这一转变的关键点发生在距离工作面20米处，提示在这一区域的回风巷道需要采取加强支护的措施以防止巷道破坏。 煤柱宽度的变化对应力分布的影响显著。随着煤柱宽度的减小，垂直应力分布从梯形趋势转变为三角形趋势更加明显，这可能加剧煤柱两侧的应力集中。同时，煤柱表面向巷道内的位移随着煤柱宽度的增加而缓慢增大，但当煤柱宽度达到6米，且距离工作面5米时，这种位移趋于稳定，显示出煤柱在此尺寸下具有较好的稳定性。 基于这些发现，研究推荐采用5米宽的窄煤柱，并辅以注浆加固技术，以确保工程需求得到满足，同时兼顾经济性和安全性。这样的窄煤柱宽度不仅可以有效控制巷道变形，还能减少煤炭资源的浪费。此外，注浆加固能够进一步增强煤柱的稳定性，防止因煤柱破裂导致的巷道失稳或地面沉降。 这项研究的成果对于指导实际的矿井开采具有重要价值，不仅可以为大断面综放沿空掘巷的窄煤柱设计提供理论依据，还能够帮助优化开采工艺，提高矿井的安全水平和生产效率。通过数值模拟方法，研究人员得以在实际操作前预测和分析不同条件下的煤柱行为，从而做出更科学、更安全的决策。