缓倾斜煤层沿空掘巷煤柱稳定性关键因素与优化策略

本文主要探讨了缓倾斜煤层在含水采空区沿空掘巷过程中煤柱稳定性的问题。随着开采活动的深入，这种开采方式会带来围岩失稳和突水风险，因此，研究防水煤柱的设计与稳定性至关重要。文章基于沿空掘巷的煤柱留设理论，对护巷煤柱留设宽度进行了理论计算，并对比了无支护和有支护条件下煤柱的流固耦合——即岩石与地下水的相互作用——以及力学反应。 作者通过正交试验设计和FLAC-3D数值模拟方法，系统地分析了影响护巷煤柱稳定性的关键因素，包括水压、煤层倾角和煤柱宽度。研究发现，在水头压力范围0~0.3MPa，煤层倾角2°~10°，煤柱宽度12~18m的条件下，水压对煤柱稳定性的影响最大，其次为煤层倾角，再次为煤柱宽度。在最大水头压力的作用下，护巷煤柱的理想宽度被确定为12m。此外，文中还通过优化不同支护参数，如主动和被动支护的结合，来提高沿空巷道的围岩稳定性，确保工程实践中围岩的位移保持在安全范围内。 实验结果显示，设置12m宽的护巷煤柱对于防止突水和保持煤层稳定性具有良好的经济性和安全性。井下工业性试验进一步验证了这一结论，证明了这种设计在实际应用中的可行性。本研究为缓倾斜煤层沿含水采空区的沿空掘巷提供了重要的理论支持和技术指导，有助于提升采矿安全性和资源利用率。