燕家河煤矿沿空掘巷窄煤柱宽度优化：理论与数值模拟验证

本文主要探讨了燕家河煤矿8215综放面沿空掘巷窄煤柱的合理宽度优化问题。在煤炭开采中，沿空掘巷是一种先进的开采方式，通过在煤层上方开掘巷道，减少对煤柱的需求，从而提高资源利用率和降低巷道支护压力。窄煤柱的设计对于保持巷道稳定性、防止过大变形和应力集中至关重要。 研究者首先通过理论计算得出煤柱的合理宽度范围，约为6.57至7.67米。这一步骤考虑了巷道稳定性、围岩力学性质以及开采过程中的应力分布。接下来，他们设计了五种不同宽度的煤柱方案，包括6米、6.5米、7米、7.5米和8米，目的是找到一个既能满足开采安全又能最大限度利用资源的平衡点。 利用数值模拟软件UDEC进行深入分析，研究团队考察了不同煤柱宽度对巷道围岩变形的影响。模拟结果显示，当煤柱宽度在6至8米之间时，巷道顶底板的相对变形量在266至285毫米，两帮的相对变形量则在305至380毫米，表明随着煤柱宽度的增加，围岩变形有所减小。同时，煤柱中部的垂直应力在5.12至8.49兆帕，而煤柱底板的垂直应力峰值在9.6至10.22兆帕，显示煤柱宽度对应力分布有显著影响。 经过综合考虑，研究者最终决定在现场实施8米宽的煤柱设计。通过模拟预测，回采时巷道顶底板的最大移近量为220至460毫米，两帮的最大移近量为340至620毫米，这证明了选择8米宽煤柱的合理性。此外，巷道顶部不同深度的离层量也得到了控制，例如在3米和6米处，离层量分别在0.3至7.4毫米和0.3至8.6毫米，这些数据都支持了窄煤柱宽度优化策略的有效性。 本文通过理论计算和数值模拟方法，成功优化了燕家河煤矿沿空掘巷窄煤柱的合理宽度，为类似的开采项目提供了科学依据和技术参考，有助于提高煤矿开采效率和安全性。关键词包括沿空掘巷技术、窄煤柱宽度的选择、围岩控制以及数值模拟技术在采矿工程中的应用。