1 引言

随着煤炭资源的不断开采，煤炭资源的有限性日益突出，提高煤炭采出率是解决煤炭资源匮乏的重要举措。我国大多数的煤矿采用垮落法采煤，长壁垮落采煤法的护巷方式是留设15～20m宽的煤柱用于保护采准巷道，但同时也大大降低了煤炭资源的回收率。因此如何缩小煤柱宽度，提高煤炭资源开采率，显得日益重要。为提高煤炭资源采出率，确定合理窄煤柱的留设宽度是解决沿空掘巷窄煤柱护巷技术的关键因素。

本文结合西曲煤矿具体地质赋存条件，采用力学分析和数值模拟等研究手段，对8号煤层28307工作面开采时留设的窄煤柱宽度进行研究分析，最终确定了窄煤柱留设合理的宽度。将研究得出的结果进行了工业实验，验证了窄煤柱宽度的合理性。

2 工程概况

西山煤电集团西曲矿区采煤工作面留设的区段煤柱宽度一般为20m左右。导致采空区遗留的煤柱过大，煤炭资源浪费严重，为避免煤炭资源的损失，计划在28307工作面回采巷道布置和掘进时采用窄煤柱护巷技术。主采8号煤层平均厚度4.2m，工作面整体倾向西南，平均为4°，煤层直接顶为3.85m石灰岩，工作面局部区域8号煤层中上部有一层平均为0.6m的泥岩夹矸，直接底板为2.08m中粒砂岩。煤层顶底板综合柱状图如图1所示：

  

图1 煤层综合柱状图

3 沿空掘巷窄煤柱受力分析及合理留设宽度原则

3.1 沿空掘巷窄煤柱应力分布

通过力学分析、数值模拟以及现场实测数据可以得出，回采工作面采空区边界处煤体受力状态与变形破坏均呈现出一定规律，可以分为：

河道整治工作需要政府的支持，尤其需要资金支持。河道整治工作是一项需要长期坚持并监控的工作，需要投入大量人力、物力。相关部门需要提供充足的人员和资金保障。多数农村地区经济发展状况比较落后，无法提供开展河道整治这样庞大、长期的工作所需要的物资和人力。这种现实情况，严重阻碍了农村地区河道整治工作的开展。因此，政府应加大对河道整治工作的资金扶持力度，按需求分地段、分时段满足不同区域的河道整治资金需求，帮助农村地区改变河道治理状况。

（1）松散破碎区：位于采空区边界处，此处煤体完全破碎，失去承载力。

合理的窄煤柱留设宽度，不但需要保证沿空掘巷巷道的稳定性，还要提高煤炭回收率，减小煤炭资源的浪费。因此，煤柱宽度需要保证煤柱稳定、巷道稳定、巷道可支护。因此合理的窄煤柱宽度L为：

（4）提高煤炭回收率原则。当窄煤柱可以保证煤柱稳定、可支护、巷道稳定时，为了提高煤炭资源采出率，在合理范围内将煤柱宽度减小。

文献质量评价 采用Cochrane偏倚风险评估工具[8]对纳入RCT进行偏倚风险评估，包括：（1）随机序列的产生；（2）分配隐藏；（3）对研究者、受试者及研究结果测量者实施盲法；（4）结果数据的完整性；（5）选择性报告研究结果：对于重要安全性问题 （如死亡、恶性肿瘤等不良事件）是否选择性报道、阴性结果是否进行报道；（6）其他偏倚来源。对每个条目根据偏倚风险评估准则做出 “低风险偏倚”、“高风险偏倚”、“不清楚”的判定。并用Revman5．3软件作文献偏倚风险评估图。

根据矿区的工作面回采实测数据，还有8号煤层的岩石力学参数，可知：m=3.3m，φ=25.5°，C=2.1，K=2，H=216m，γ=0，026MkN/m3，P=0。经计算 z=2.16m。锚杆锚入深度取2m，即x=2m，安全系数y=（0.15～0.35）（x+z）=0.62～1.45m 。

式中：m为上区段巷道高度，m；A为侧压系数；K位应力集中系数；φ为煤层内摩擦角，°；C为煤层内聚力，MPa；H为巷道所在煤层的埋深，m；γ为上覆岩层的平均容重，kN/m3；P为支护阻力，kN。

（4）原岩应力区：距采空区较远，煤体应力不受采空区影响。

在进行沿空掘巷时，应充分考虑煤体受力状态，避开卸载松散区和塑性强化区，在弹性变形区和原岩应力掘进巷道，保证巷道稳定性。

3.2 窄煤柱合理留设原则

沿空掘巷留设煤柱宽度的选取是沿空掘巷的一个重要因素。煤柱的宽度影响着沿空巷道的稳定性，合理的煤柱宽度应符合以下几条原则。

（1）煤柱稳定原则。受采空区侧支承压力作用和巷道掘进影响，煤柱俩侧会出现破碎区，若煤柱宽度太小，则可能整个煤柱都发生破坏。因此应保证煤柱内存在弹性核区。

（2）可支护原则。沿空掘巷巷道使用的支护方式为锚杆时，为了避免锚杆穿过煤柱插在松散破碎区，留设的窄煤柱宽度必须大于锚杆长度。需保证锚杆的锚固效果。

（3）巷道稳定原则。采煤工作面回采完成后，采空区边缘处形成应力增高区和应力降低区。沿空巷道应避开应力增高区，布置在应力降低区，有利于巷道稳定性和窄煤柱的稳定。

（2）塑性变形区：位于松散破碎区和支承压力峰值之间，煤体虽然已经塑性破坏，但未松散破碎，还有一定的承载能力，在塑性变形区内布置巷道，巷道易发生破坏。

4 窄煤柱宽度计算

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式中：x为上区段工作面回采后煤体边缘形成的塑性区宽度，m；y为锚杆长度，m；z为护巷安全储备宽度即安全系数，z=（0.15～0.35）（x+y），m 。

  

图2 窄煤柱宽度留设

 

待实验结束后，分别对实验组与参照组发放调查问卷，参照组共发放问卷71份，回收有效问卷65份；实验组共发放问卷70份，回收有效问卷67份，并对问卷中有关评价方法的数据进行对比。通过参照组与实验组的调查问卷统计数据发现，评价方法与评价指标对团队配合与成员参与度的提升有着明显的作用，但传统评价方法的认可程度明显低于改进后评价方法的认可程度，见图2。

塑性区宽度z可用下式计算：

 

长江流域油菜产区应加强苗期管理，土壤过湿地区雨后注意排湿降渍，确保油菜育苗正常和适时壮苗移栽。西南地区东部要抓住降雨间隙，收获晾晒秋收作物，防止发芽霉变。江南应抓住降水间歇及时收割晾晒已成熟晚稻，华南地区要加强水肥管理，促进晚稻产量形成。

（3）弹性变形区：位于支承压力峰值与距煤体较远的原岩应力区之间，这部分煤体虽然分布着较高的应力，但仍处于弹性变形阶段，未发生破坏。此范围内巷道变形量较小。

由公式（1）得出窄煤柱最小宽度L为5m左右。

5 工程实践

通过理论分析和数值模拟初步确定了西曲矿煤柱留设宽度为5m，为了验证煤柱留设是否合理，对现场巷道围岩变形进行了观测。

时间回到2017年4月23日，当日晚间天成控股发布了修正后的业绩预告，业绩由原先预告的盈利1000万元以上，变为亏损9700万元。其后一周，天成控股股价总跌幅达27.02%，市值蒸发逾13亿元。

提升工程实施5年来，各省市探索和形成了各具特色的发展测评方式。笔者通过连续两年参与全国中小学教师信息技术应用能力提升管理者研修班，与各省市负责组织实施能力提升工程的管理者进行交流，整理分析各省市发展测评工作材料发现，目前各省市依托发展测评系统开展的中小学教师信息技术应用能力发展测评在测评方式和测评内容等方面均进行了尝试和创新。

28307巷道为沿空掘巷巷道，在28305工作面回采完毕后开始掘进。该巷道采用锚杆进行支护沿空巷道。经实测，巷道围岩两帮移近量控制在230mm内，顶底板移近量控制在320mm内。总体看来，能满足28307工作面的回采需要。

6 结论

（1）采用理论分析，对西曲矿煤柱留设宽度进行计算，确定了合理留设宽度为5m，并用数值模拟进行了验证。

（2）通过工程实践，验证了5m的留设宽度是合理的，既保证了巷道的稳定性，又提高了煤炭采出率。

参考文献

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[2]王琦，樊运平，李刚，等.厚煤层综放双巷工作面巷间煤柱尺寸研究[J/OL].岩土力学，2017（10）：1-8.

[3]董伟，彭林军，等.大采高综采工作面小煤柱沿空掘巷技术研究及应用[J/OL].煤炭工程，2017（S2）：5-8，13.

[4]郭崇.保德煤矿8号煤层合理区段煤柱尺寸留设研究[J/OL].煤炭工程，2016（S1）：12-15.