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汇报人：2024-02-07综采工作面沿空巷道小煤柱留设宽度研究

研究背景与意义综采工作面地质条件分析小煤柱留设宽度理论计算小煤柱留设宽度数值模拟研究现场试验与监测数据分析结论与展望目录

01研究背景与意义

目前，沿空巷道开采技术在国内外煤矿得到广泛应用，成为提高煤炭资源回采率、减少巷道掘进量、降低生产成本的重要手段。沿空巷道开采普及程度然而，在实际应用过程中，沿空巷道开采也面临着一些技术难题，如巷道围岩稳定性差、瓦斯涌出量大、自燃发火等安全问题，以及小煤柱留设宽度不合理导致的资源浪费和回采困难等问题。存在的问题沿空巷道开采现状

保障巷道稳定性01小煤柱的留设对于维护沿空巷道的稳定性至关重要，合理的小煤柱宽度能够有效支撑巷道围岩，减少巷道变形和破坏，保障巷道的安全使用。提高煤炭资源回采率02通过优化小煤柱留设宽度，可以降低煤炭资源的损失率，提高回采率，从而增加矿井的经济效益。促进安全生产03合理的小煤柱留设宽度有助于减少瓦斯涌出和自燃发火等安全隐患，改善矿井安全生产条件。小煤柱留设重要性

123本研究旨在通过理论分析和现场实践相结合的方法，确定沿空巷道小煤柱留设的合理宽度范围，为煤矿生产提供科学依据。确定合理的小煤柱留设宽度通过本研究成果的应用，可以指导煤矿企业合理留设小煤柱，保障巷道稳定性和安全生产，降低生产成本，提高经济效益。指导煤矿安全生产本研究对于推动煤炭行业沿空巷道开采技术的进步具有重要意义，可以为类似条件下的煤矿开采提供借鉴和参考。推动煤炭行业技术进步研究目的和意义

02综采工作面地质条件分析

煤层赋存特征煤层厚度综采工作面的煤层厚度是留设小煤柱宽度的重要参考因素，一般来说，煤层越厚，留设的小煤柱宽度应越大。煤层倾角煤层倾角的大小对沿空巷道的稳定性有一定影响，倾角越大，巷道受到的压力和变形可能越大，因此需要适当增加小煤柱的宽度。煤层顶底板岩性顶底板岩性的好坏直接影响到巷道的支护难度和稳定性，岩性较差时，应适当增大煤柱宽度以增强巷道的稳定性。

断层是地质构造中常见的现象，它对巷道的布置和煤柱留设宽度都有较大影响。断层附近的地应力集中，易导致巷道变形和破坏，因此需要增加煤柱宽度。断层褶皱构造使得煤层在水平方向上产生弯曲，从而导致巷道在掘进过程中遇到不同的地质条件，需要根据实际情况调整煤柱宽度。褶皱岩浆岩侵入会破坏煤层的连续性和完整性，使得巷道支护难度增加，此时应适当增大煤柱宽度以提高巷道的稳定性。岩浆岩侵入地质构造影响

地下水赋存状态地下水赋存状态对巷道的掘进和支护都有一定影响，特别是当巷道穿过含水层时，需要采取有效的防水措施并适当增加煤柱宽度。水压大小水压大小直接影响到巷道的稳定性和安全性，水压越大，对巷道的破坏作用越强，因此需要适当增加煤柱宽度以抵抗水压的影响。水文地质灾害如突水、涌水等水文地质灾害会对巷道造成严重破坏，需要在设计和施工过程中充分考虑并采取相应的防范措施。在灾害易发区域，应适当增大煤柱宽度以提高巷道的抗灾能力。水文地质条件

03小煤柱留设宽度理论计算

03提高煤柱稳定性的措施通过合理确定煤柱宽度、加强支护、注浆加固等手段提高煤柱稳定性。01煤柱稳定性影响因素包括煤柱宽度、煤体强度、顶板条件、采动影响等。02煤柱失稳机理分析煤柱在采动影响下的应力分布、变形破坏过程及失稳判据。煤柱稳定性分析

极限平衡理论基于极限平衡理论推导煤柱宽度计算公式，考虑煤柱承载能力、顶板压力等因素。数值模拟方法采用数值模拟软件分析不同宽度煤柱的应力分布和变形情况，优化煤柱宽度设计。经验公式法结合现场实践经验和专家意见，提出适用于特定地质条件的煤柱宽度经验公式。煤柱宽度理论计算公式

理论计算与数值模拟结果对比将理论计算结果与数值模拟结果进行对比分析，验证计算方法的准确性。煤柱宽度优化建议根据对比分析结果，提出针对特定地质条件的煤柱宽度优化建议。现场应用效果分析将优化后的煤柱宽度应用于实际综采工作面，分析应用效果并总结经验教训。计算结果及分析030201

04小煤柱留设宽度数值模拟研究

一款专业的三维有限差分程序，用于模拟岩土或其他材料力学行为，特别是达到屈服极限后的塑性流动。FLAC3D软件二维离散元程序，专门用于模拟节理岩体的非连续变形和破坏过程。UDEC软件三维离散元程序，能够模拟复杂的三维地质结构和岩石力学行为。3DEC软件数值模拟软件介绍

煤岩物理力学参数根据实验室测试结果，设置煤和岩石的密度、弹性模量、泊松比、内聚力、内摩擦角等参数。采掘过程模拟通过设定开挖步骤和支护方式，模拟综采工作面的推进过程。模型尺寸与边界条件根据实际工作面尺寸建立模型，并设置合理的边界条件，以模拟真实的开采环境。模型建立及参数设置

小煤柱应力分布特征分析不同留设宽度下小煤柱的应力分布规律，找出应力集中区域和破坏区域。小煤柱变形规律研究小