摘要
窄煤柱沿空掘巷技术可以提升矿井煤炭资源回收率，因其经济效益突出，接替紧凑，在我国薄及中厚煤层得到普遍应用。窄煤柱容易发生塑性破坏失去支承作用，导致巷道围岩表面变形破坏，产生安全问题。本论文以陈四楼煤矿21015工作面运输巷为研究对象，综合采用现场调研、室内实验、理论分析，数值模拟，工业性试验等方法，研究了沿空掘巷窄煤柱合理宽度和巷道支护技术。主要研究结论如下： （1）采用理论分析和数值模拟方法，研究了21015工作面沿空掘巷窄煤柱合理宽度范围。分析煤柱受力状态及内部应力结构分布，计算窄煤柱宽度最小取值范围。参考理论计算结果，设计2-10m6种不同煤柱宽度模型，利用数值模拟软件对设计的6种不同宽度模型进行模拟分析。结果表明煤柱宽度越小，煤柱破碎程度越高，在2m处煤柱破碎最为严重，但是2m煤柱内部依然有应力核区，能够保证煤柱自身稳定性，起到支承作用。煤柱宽度增加时，煤柱内部应力核区增大，煤柱对巷道支承应力增大，巷道稳定性增强，变形量随着煤柱宽度增加降低，2-4m时变化幅度较大，5-10m处缓慢减少。在保障安全生产的前提下，更好提升煤炭资源回收率，综合分析巷道围岩稳定性及表面位移变化情况后拟确定煤柱宽度范围为2-4m。 （2）采用工程类比和数值模拟的方法，设计了21015工作面沿空掘巷支护方案。针对设计2m煤柱宽度基础上，对工作面运输巷道围岩开展支护设计，通过理论计算确定锚杆锚索支护长度及间排距范围，利用数值模拟软件确定了锚杆最佳合理间排距。结合工程类比进行巷道补强支护设计，初步设计巷道支护方案。根据所设计的支护参数对运输巷进行支护模拟分析验证，最终确定对巷道围岩采用高强锚杆+锚索+金属网+M钢带+钢丝绳支护方案。 （3）在21015工作面开展了沿空掘巷工业性试验。试验结果表明，运输巷采用2m窄煤柱沿空掘巷在支护下巷道变形量满足安全生产要求，两帮可以稳定支承作用。
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