孤岛工作面煤柱宽度优化研究

孤岛工作面合理煤柱宽度研究 孤岛工作面合理煤柱宽度研究是为了保证孤岛工作面安全开采和工作面回采巷道的稳定性所进行的研究。该研究采用理论分析和数值模拟的方法对孤岛工作面沿空掘巷煤柱留设宽度进行研究。 1. 研究背景 孤岛工作面是煤矿开采的重要组成部分，其安全稳定性对整个矿井生产的影响非常大。为了保证孤岛工作面安全开采和工作面回采巷道的稳定性，需要对煤柱留设宽度进行研究。 2. 研究方法 该研究采用理论分析和数值模拟的方法对孤岛工作面沿空掘巷煤柱留设宽度进行研究。采用FLAC3D数值模拟软件模拟了不同煤柱宽度下煤柱的垂直应力、塑性区和位移的变化规律，同时分析了巷道顶、底板的变形情况。 3. 垂直挡矸柱强度验算 垂直挡矸柱强度验算是为了确保煤柱的安全稳定性。根据式（3）、式（4），可以计算出矸石侧压q和顶板压力p。并将数据代入式（7）得出σ=593170S≤fq，S≤0.5m。 4. 曲线挡矸柱强度验算 曲线挡矸柱强度验算是为了保障曲线挡矸柱的整体稳定性和安全性。取矢高f＝0.1～0.3m，MG=35.5kN·m。由上述公式可得最不利截面验算下曲线柱排距Sz和综合荷载强度验算下曲线柱排距Sq。 5. 小结 结合强度验算结果得出，垂直挡矸柱结构，经矸石侧压力和顶板极限抗压综合荷载强度验算得出S=0.5m。而对于曲线挡矸柱，对比最不利截面和综合荷载强度验算，随着f的增大，S与之成正比关系，且2种验算下增长趋势大体相同，但在f从0.2m到0.3m的增幅中，S提高了2.03倍，视为突变，取f=0.3m不可靠。最终设计采用曲线挡矸柱支护，其矢高取0.2m，排距取0.6m。 6. 结语 该研究结果表明，在巷旁支护设计中，顶、底板支护强度固然重要，但矸石侧压力也不可忽视，因此挡矸柱设计需具备一定的抗弯强度。计算分析垂直与曲线挡矸柱的受力，两者对比，曲线挡矸支护排间距提高了20%，经济投入降低；增加了一个曲线柱矢高的可调节因素，可调整因素增加；有较好的空间性，为巷道提供更大的侧向空间，巷道断面满足Z形通风需要。