深部煤层沿空掘巷窄煤柱稳定性研究：以7m煤柱为例

"本文主要探讨了基于可释放弹性能的窄煤柱合理宽度研究，针对山西某矿1327工作面巷道变形严重的问题，运用极限平衡理论和FLAC3D软件进行分析。通过理论计算和数值模拟，确定了沿空掘巷窄煤柱的合理尺寸为7米，该尺寸能有效减小可释放弹性能，提高巷道稳定性。" 在煤炭开采中，沿空掘巷技术是一种节约资源、减少次生灾害的有效方法。然而，合理确定煤柱的宽度对于巷道的稳定性和安全性至关重要。在山西某矿1327工作面，由于巷道变形问题突出，研究人员首先应用极限平衡理论来计算煤柱的留设尺寸。极限平衡理论是地质工程领域常用的一种分析稳定性的方法，它通过考虑结构物在临界状态下的应力分布，来预测可能的破坏模式和安全系数。 根据理论计算，煤柱的尺寸被初步设定在6.81至7.70米之间。随后，利用FLAC3D（Fast Lagrangian Analysis of Continua in 3 Dimensions）软件进行三维数值模拟，该软件内置的fish语言允许用户进行自定义编程，以深入分析复杂地质条件下的力学行为。通过编程，研究人员模拟了四种不同的煤柱方案，重点关注煤柱的可释放弹性能。可释放弹性能是指材料在应力释放过程中潜在的能量释放，这种能量释放可能导致巷道围岩和煤柱的破坏。 分析结果显示，7米宽的煤柱在保持稳定性的同时，其可释放弹性能相对较小。这意味着在这一尺寸下，巷道的变形和破坏可能性降低，有利于保障巷道的安全掘进。结合理论计算与模拟结果，最终确定了沿空掘巷的合理煤柱宽度为7米。 随着煤炭开采深度的增加，资源的高效利用和开采安全成为亟待解决的问题。窄煤柱技术的合理应用，尤其是对煤柱可释放弹性能的研究，对于优化巷道设计、预防巷道变形和提高矿井安全性具有重要意义。这项研究提供了一种科学的方法来确定窄煤柱尺寸，为类似地质条件下的煤炭开采提供了参考依据。未来的研究可以进一步探索不同地质条件、煤层特性和开采技术对煤柱稳定性的影响，以实现更精确的煤柱设计和更安全的开采实践。