煤炭工程

作者：张童,张宁波,李廷,等

单位：1. 中煤昔阳能源有限责任公司黄岩汇煤矿，山西 晋中 0453002. 中国矿业大学 矿业工程学院，江苏 徐州 2211163. 安徽理工大学 深部煤矿采动响应与灾害防控国家重点实验室，安徽 淮南 232001

关键词：大采高 , 孤岛工作面 , 硬岩层 , 煤柱宽度 , 岩-煤柱压缩 , 协同变形 , 压裂卸压,

大采高孤岛面煤柱留设的合理尺寸确定是影响煤炭回采率与安全回采的关键因素之一，以黄岩汇矿15115大采高孤岛面为研究对象，运用理论计算与数值模拟方法，构建了厚硬岩挠曲-煤体协同压缩与硬岩悬臂附加应力耦合作用的煤柱叠加承载模型，确定了合理柱宽。主要结论如下：煤柱帮荷载主要由厚硬岩层挠曲与煤体自重压缩变形效应决定，而采空区侧荷载来源于悬臂岩层附加应力。煤柱荷载与极限承载力在其宽度上变化呈反向趋势，得到了煤柱最小宽度9.4m，确定了等效断裂角对降低煤柱荷载强度的作用敏感点为82°。模拟中随煤柱宽度增加，煤柱塑性破坏范围占比与煤体扩容程度降低，中部应力集中程度趋于稳定，整体承载性能增强，综合考虑宽度设置为10.0m。现场表明，巷道两侧实施压裂后，岩层裂缝贯通弱化了厚硬岩层的完整性。煤柱保留了中部2.0m弹性区，顶底板及两帮变形量均控制在520mm内，有效实现了孤岛面安全护巷。

来源：2025年第3期

《煤炭工程》期刊编辑部

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