孤岛综放工作面煤柱稳定性研究：确定合理煤柱尺寸

"孤岛综放工作面合理护巷煤柱尺寸确定" 在煤炭开采中，煤柱尺寸的确定是一项至关重要的任务，它直接影响到矿井的安全性和经济效益。孤岛综放工作面是指在采煤过程中，由于地质条件或开采策略，形成的一个孤立的工作面。在这样的工作面中，合理设置煤柱尺寸对于防止巷道破坏、控制地压活动以及确保矿工安全具有重要意义。 本研究以芍药花煤矿4404工作面为研究对象，综合运用理论分析、FLAC3D数值模拟和现场实测等多方法来探究孤岛综放工作面的护巷煤柱合理尺寸。FLAC3D是一款强大的三维离散元软件，常用于模拟岩土体的力学行为，包括应力、应变、位移等参数的变化，是研究煤柱稳定性的重要工具。 研究发现，煤柱的宽度对煤柱内部的弹塑性区发展和竖直应力分布有显著影响。当煤柱宽度在20至25米之间时，煤柱内部能形成一个较大的弹性核，这有助于保持煤柱自身的稳定，同时也有利于支撑巷道结构，防止巷道因地压作用而变形。弹性核的存在意味着煤柱在受到外部压力时，能够通过弹性变形来吸收部分能量，从而减少对巷道的破坏。 进一步分析发现，一旦煤柱宽度超过19米，煤柱内的竖直应力开始减小，并呈现出双峰应力分布状态。这意味着煤柱的稳定性可能降低，两侧可能出现应力集中区域，这将增加巷道受破坏的风险。因此，4404工作面的合理护巷煤柱宽度被确定为20米，这是基于对煤柱弹塑性区和应力分布的全面考虑后得出的最佳选择。 关键词涉及煤柱尺寸、孤岛工作面、变形规律、应力分布和数值模拟，这些都属于矿井开采工程中的关键要素。通过深入理解这些概念和规律，可以更科学地制定开采计划，减少安全事故，提高煤炭资源的回收率，同时确保矿山的长期可持续发展。 这项研究不仅为芍药花煤矿提供了具体的操作指导，也为类似地质条件下的其他煤矿提供了理论参考，强调了在实际开采中应结合理论研究与现场实践，以确定最适宜的煤柱尺寸，保障煤矿的安全生产。