以皖北钱营孜煤矿W3214工作面运输平巷为例,通过现场实测、理论计算和数值模拟计算对顶板未稳定的情况下沿空掘巷区段煤柱合理宽度进行研究,为该矿W3214工作面设计合理窄煤柱宽度。通过理论计算和运用UDEC4.0软件,对不同煤柱宽度下巷道变形破坏规律的数值模拟,两者相结合确定最佳合理的窄煤柱宽度方案。模拟4种不同宽度煤柱时的垂直位移量和水平位移量,经比较分析,最终确定沿空掘巷区段窄煤柱的合理尺寸宽度为5 m。数据表明,遇到窄煤柱情形下,沿空掘巷的巷道掘进区段仅使煤巷围岩产生小范围的应力重新分布,但

针对沿空掘巷围岩控制中煤体硬度指标因素,展开中硬煤层条件下沿空巷道布置及支护参数的优化设置分析与研究,通过室内不同硬度煤体σ-ε、ε-t及σ-t实验,得出对应坚硬、中硬、较软—松软四种煤体硬度的本构模型依次为近弹性本构关系（非线性）、弹塑性本构关系、流变本构关系（蠕变—松弛本构关系）。基于中硬煤体的本构关系分析,采用FLAC3D数值软件进行窄煤柱合理宽度及支护参数模拟分析,选取Hoek-Brown强度准则的Strain-Softening Model本构模型,研究非线性软化材料的变形规律,得出中

沿空掘巷中,窄煤柱对其所处巷道围岩附近的稳定至关重要,可使沿空掘巷在应力降低区进行掘进。以某矿掘进工作面为背景,从理论计算和数值模拟2个方面论证留设煤柱宽度应为5 m,以确保巷道稳定,提高矿井生产综合效益。

采用数值模拟的方法,研究了极近距离煤层群下煤层工作面沿空掘巷留设不同宽度煤柱时巷道的塑性破坏、煤柱和实体煤侧垂直应力、巷道围岩变形情况。结果表明:随着煤柱宽度增加,煤柱中央的垂直应力呈现先增大、后减小趋势,其中5~7 m宽度煤柱中央的垂直应力相对较大,3~5 m宽度煤柱边缘垂直应力最小。随着煤柱宽度增加煤柱边缘垂直应力不断增大,在煤柱宽度达到7 m时最大,而实体煤侧的垂直应力相对变化不大。进一步的数值模拟研究表明,巷道的塑性破坏程度、围岩变形量在留设7~9 m煤柱时效果最佳。综合考虑得出了下煤层