沿空掘巷区段煤柱宽度研究：确保稳定性与回采率

"沿空掘巷区段煤柱合理尺寸的研究" 沿空掘巷是指在已开采的工作面附近，不回填采空区而直接开掘巷道的方式，以提高煤炭资源的回收率和减少对地面的影响。区段煤柱则是这种采矿方法中不可或缺的一部分，它是保证相邻两个回采工作面安全的隔离体。煤柱的设计宽度直接影响到工作面的回采安全、煤炭回收率和巷道稳定性。 冀新伟和王满想的研究中，他们强调了煤柱宽度合理性的关键因素。煤柱的宽度必须适中，既要能够有效地支撑上方的顶板，确保下一次工作面回采时巷道的掘进和维护安全，又要防止上一工作面采空区的积水侵入和冒落的矸石进入新的工作面，同时还要起到阻止采空区漏风的作用，以维持良好的通风环境。 研究采用了力学计算的方法来建立煤柱的力学模型，通过对模型的分析计算出应力极限平衡区，以确定煤柱在承受各种荷载条件下仍能保持稳定性的边界。同时，考虑到实际地质条件和煤层特性，他们还考虑了煤柱内部可能存在的弹性“核”，即未受破坏的核心区域，这有助于增强煤柱的稳定性。 文章以平煤十一矿22161风巷为例，该巷道位于二水平己二采区，地质条件复杂，包括煤层厚度变化、煤层倾角、煤层结构以及顶底板岩性等。巷道设计为倒梯形，采用锚网支护方式。在22141工作面采空区附近掘进时，需对22161风巷煤柱进行精确计算，以确定合适的煤柱留设宽度。 计算过程包括分析巷道上方顶板的压力分布，结合煤层和围岩的物理性质，如煤层的破坏程度、顶板岩层的易冒落性以及底板岩层的膨胀性等。通过这些参数，可以估算出煤柱在不同压力下的变形和稳定性，从而确定煤柱宽度的范围。 沿空掘巷区段煤柱的合理尺寸不仅基于力学计算，还需要综合考虑地质条件、矿井水文地质状况和通风需求等因素。合理的煤柱设计对于提高煤炭资源的回收率、保障矿工安全以及降低生产成本具有重要意义。通过细致的科学研究和精确的计算，可以优化煤柱尺寸，实现高效且安全的煤炭开采。