斜沟煤矿23110综放工作面合理区段煤柱宽度的研究中,研究者探讨了如何在保证安全生产的前提下,合理地确定区段煤柱的宽度,以及如何通过理论计算和数值模拟来优化煤矿资源的开采效率。特厚煤层的开采过程中,区段煤柱作为关键的支撑结构,其宽度的确定对于维护工作面稳定性、预防安全事故以及提高煤炭回收率至关重要。研究者通过FLAC3D软件建立三维模型,模拟了煤柱在不同宽度下的应力分布状况。

研究表明,综放工作面在回采过程中,宽煤柱内支承压力曲线呈现“马鞍型”,其中煤柱中部的弹性核宽度大于倍采高,为安全回采提供保障。论文提到的“马鞍型”支承压力曲线指的是煤柱中间部分存在应力相对较低的弹性核区,应力高峰区则分布在煤柱边缘。合理的煤柱宽度需要确保弹性核区域足够大,以抵御采空区上方支承压力,避免过宽造成的资源浪费。

在具体工程应用中,研究者提出了经验估算法,通过公式计算煤柱宽度。公式中涉及多个参数,包括煤柱边缘距支撑压力高峰带顶点的距离煤体坚固性系数煤层直接顶单轴抗压强度煤层平均倾角采高以及煤层埋深等。这些参数共同决定了合理煤柱宽度,以确保煤柱在承受工作面回采期间产生载荷时,保持稳定。研究还涉及载荷估算法弹性核理论计算法,确保煤柱在承担采空区残留破断顶板传递的载荷和煤柱自身覆岩载荷的同时,保持足够的强度和稳定性。

研究指出,煤柱及回采巷道应布置在原岩应力带内,避开高于原岩应力压力的区域,从而降低支承压力,便于维护。煤柱宽度的确定不仅关系到煤炭资源开采的可持续性,还涉及次生灾害的控制,如冲击地压的防治。

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