Ｒ＝ Ｒ ｃ （ ０ ． ７ ７ ８＋ ０ ． ２ ２ ２ Ｂ ／ ｈ ） ｈ为煤柱 高度 。 联 立方 程 ， 取平衡 时 的极 限值 ， 即： ［ （ 日＋Ｄ） Ｈ一（ Ｄ ｃ ｏ ｔ ６ ） ／ ４ ］ ｙ ／ １ ０ ０ ０ Ｂ＝
ｃ
护巷 道 ， 其是 支撑 作用 主体 ， 护 巷煤 柱宽 度对 资 源采 出率 、 经 济效 益等 有 着 十 分 显 著 的影 响 。对 于 综
时 巷 道 围岩 变形 剧 烈 ， 大于 ２ Ｏ Ｉ ｎ之 后 巷 道 围岩 变形 趋 于 平 缓 ， 增 加 煤 柱 宽度 并 不 能 有 效 地 减 少 巷 道 围 岩 变
形， 巷 道 支 护 系 统 是 围岩 变 形 的 主控 因 素 ， 并 最 终 确 定 护 巷 煤 柱 的合 理 宽度 为 ２ ０ Ｉ ｎ 。 关键词 ： 综放开采 ； 巷道 围岩变形 ； 护巷煤柱 ； 煤 柱 宽 度
煤 柱 的 宽 度 必 须 保 证 煤 柱 的极 限载 荷 ｏ ｒ 不 超
ｋ ｙ Ｈ ＋ Ｃ ｏ ／ ｔ ａ ｎ ￣ Ｐ ｏ ）
其 中， 为煤 层开采 厚 度 。
㈤
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ３—０ ５—１ ４
作者简介 ： 王
磊（ １ ９ ８ ９ 一） ， 男， 河南 夏邑人 ， ２ ０ １ ２年 毕 业 于 河 南 理
２ ０ １ ３年第 ９ 期
中 州煤 炭
总第 ２ １ ３ 期
综 放 开 采 护 巷 煤 柱 合 理 宽 度 优 化 研 究
王 磊 ， 王晓东 ， 杜志刚 ， 周 红
（ １ ． 山西 煤 炭 进 出 口集 团公 司 大 平 煤 业 有 限 公 司 ， 山西 长治 ０ ４ ６ ２ ０ ３ ； ２ ３ ２ ０ ０ ０ ） ２ ． 安徽 理 工 大 学 能 源与 安 全 学 院 ， 安徽 淮南 ２ ３ ２ ０ ０ ０ ； ３ ． 安 徽 理 工 大 学 地 球 与 环境 学 院 ， 安徽 淮 南
其 中， 曰为 煤 柱 宽 度 ； Ｄ 为 采 空 区宽 度 ； Ｈ 为巷
道埋 深 ； 为采空 区上 覆 岩层 垮 落 角 ； 为 上 覆岩 层 平 均体 积力 。 煤 柱单 位 面积 上 的平 均 载荷 即平 均应 力 ：
ｏ ｒ ＝ Ｐ ／ Ｂ （ ２ ）
回采 工作 面周 边煤 体 的塑性 区宽 度 ：
重 力 引 起 的 。 煤 柱 上 覆 岩 层 的 总 载 荷 ：
ｎ
（
）
㈩
其中， ｈ为巷道 高度 ； Ａ为 侧压 系数 ； 后为掘 巷 引 起 的应 力集 中系 数 ； Ｃ 。 为 煤 岩 体 交 接 面 的黏 聚力 ；
。
为煤 岩体 交 界面 的 内摩 擦 角 ； Ｐ 为 巷道 支 架 对 煤 同煤 层巷 道 掘进类 似 ， 回采 工作 面推 进后 ， 采 煤
中 图分 类 号 ： Ｔ Ｄ ８ ２ ２ ． ３ 文 献标 志 码 ： Ｂ 文章编号 ： １ ０ ０ ３—０ ５ ０ ６ （ ２ ０ １ ３ Ｊ ０ ９— ０ ０ １ ３一Ｏ ３
回采巷 道一 侧 的护巷 煤柱 用 于隔 离采 空 区和维
过极 限强 度以 大平 矿 ３ １ ０ ７工 作 面 工 程地 质 条 件 为 背 景 ， 应用理论计算和数值模拟计算等方法 ， 分析研究 了 １ ４， １ ７， ２ ０， ２ ３ ， ２ ６ ｎ ｌ 等 不 同煤 柱 宽 度 下巷 道 围岩 变 形 及 煤 柱 内 垂 直 压 力 分 布 特 征 。 研 究表 明 ， 煤柱 宽度低 于 １ ５ ｍ
采 空 区与开 掘 巷道在 煤 柱边缘 处会 出现 数倍 于 原 岩应 力 的集 中应 力 ， 而 在 煤 柱 边缘 处 的煤 体 抗 压
放 开 采 而言 ， 护巷 煤 柱 尺 寸 在很 大程 度 上 决 定 着 巷
（ ３ ）
其 中， 为煤 的单 轴抗 压 强 度 ； Ｂ为煤 柱 宽 度 ；
道 的稳定 性 ， 许 多 巷 道 存 在 因 煤柱 尺寸 留设 不 合 理
造 成 垮 冒及严 重 变 形 而影 响安 全 生 产 。因 此 ， 研
究 综 放开 采采 准 巷 道护 巷 煤 柱 的合 理 尺 寸 ， 使 煤 柱
的 留设 既有利 于 巷 道 的维 护 ， 又尽 量 减 少 煤 炭 的损 失， 对 提 高综放 开 采 的采 区采 出率 非 常重 要 。本 文
（ ０ ． ７ ７ ８＋０ ． ２ ２ ２ Ｂ ／ ｈ ）
（ ４ ）
度：
ｈ Ａ Ｉ
＝
针对 大平 矿 ３ １ ０ ７工 作 面工程 地质 条件 ， 采 用 理论 计 算、 数 值模 拟 等计 算方 法 ， 研 究 了护 巷煤 柱 的合理 宽 度， 为 优化 巷 道布 置提供 依 据 。
１ 煤 柱 宽 度 的 合理 确 定
１ ． １ 载荷 估算 法 护 巷 煤柱所 承 受 的载荷 是 由煤柱 上覆 岩层 及一 侧 或两 侧采 空 区上 覆岩 层转 移到 煤柱 上 的部 分所受
Ｐ＝［ （ Ｂ＋Ｄ）・ 日一（ Ｄ ｃ ｏ ｔ ６ ） ／ ４ ］・
（ １ ）
帮 的支 护强度 。
工作 面周 边煤 柱应 力 重 新 分 布 ， 从 煤 柱 体 边 缘 到深 部， 会 出现破 裂 区 、 塑性 区、 弹性 区和 原岩 应力 区 ， 围 岩应 力 向深部 转 移 。根 据 极 限 平 衡 理论 ， 可 求得
１ ． ２ 弹 塑性 极 限平衡 理论
综 放 工作 面 回采 巷道 多 沿 煤 层底 板 布 置 ， 其 开 挖后 ， 巷 道周 边 围岩应 力重 新 分布 ， 两侧 煤体 边缘 首 先 遭到 破坏 ， 并逐 步 向深部 扩展 和转 移 ， 直至 弹性 区 边 界 。巷道 影 响 护 巷 煤 柱 的应 力 极 限平 衡 区 宽