摘要：根据某矿生产地质条件，通过 UDEC 数值模拟研究沿空掘巷的矿压显现规律，获得了不同方案下窄煤柱内应力分布特征。
关键词： UDEC；沿空掘巷；矿压显现
中图分类号：C35 文献标识码： A
Abstract： according to the geological conditions of mine production， through the state of roadway driving along goaf numerical simulation study of mine pressure law， won a narrow internal stress distribution of coal pillar under different scheme.
Key words： state； Roadway driving along goaf； Mine pressure appear
一、 沿空掘巷巷道特点
沿空掘巷就是沿已稳定的采空区边缘或与采空区之间留小煤柱布置巷道，在巷道掘进时，相邻采空区岩层活动相对已经停止，其回采期引起的应力重新分布也趋于稳定，此时，沿空掘进的巷道处于应力降低区，有利于巷道维护。
沿空掘巷的矿山压力显现规律与普通巷道相比有其自身的特殊性：①巷道位于支撑压力降低区，巷道掘进过程中压力不大；②巷道掘进后引起支撑压力重新分布，巷道压力显现不强烈；③沿空掘巷破坏了原有平衡，在巷道边缘的煤体会出现新的破裂区、塑性区，支撑压力向煤体深部移动，移动距离近似等于煤柱宽度，应力场扰动不大，一般经过10d变形速度趋向稳定。
二、 沿空掘巷围岩强化控制原理
沿空巷道周边浅部围岩主要是处于低围压约束下的破裂岩石，在分析低围压下巷道围岩的力学行为和锚固性能的基础上，沿空巷道围岩控制的关键是要提高支护系统的整体强度。
一般而言，在巷道顶板的中部位置和两帮中上部位置，特别是靠近采空区一侧的肩窝位置，是受力最集中的区域，容易受水平应力和垂直载荷的影响而出现破坏，因此巷道围岩控制要通过支护手段强化巷道围岩承载结构，使围岩结构协调均衡承载，增加支护与围岩之间的协调性。通过高强支护系统促成支护围岩整体承载结构的形成与强化，以高预拉力、高强度、高刚度多层次的多构件的锚杆联合支护来实现支护体和围岩间的主动和动态的相互作用，从而控制围岩变形。
沿空掘巷重点是保护小煤柱的稳定型，通过在小煤柱帮施工长锚杆加高强度、高刚度、抗弯性能好的W型刚带并联合预应力桁架的联合控制技术，改善小煤柱的应力状况，强化煤体强度，改善其承载性能。同时还要高度重视巷道顶底以及实体煤帮的控制，通过在顶帮使用锚索加300×300×12mm钢制方锚盘的支护方式改善巷道围岩小结构的应力状况，使巷道整体处于一个协调统一的稳定结构。
三、 模型介绍
模型如图1所示。
图 1 数值模拟模型
图 2 窄煤柱数值模拟锚杆布置图
四、 数值模拟方案
影响窄煤柱稳定性的因素有煤层力学参数、煤柱宽度、锚杆支护强度等，考虑基本顶弧形三角块结构形成后掘巷，窄煤柱在弧形三角块结构给定变形作用下发生变形和破坏。结合华晟荣煤矿生产地质条件，在给定支护条件和围岩力学参数条件下，只考虑煤柱宽度，设计计算 7 个方案。分别为留设
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10、15m煤柱。见表 1。
表 1 煤柱宽度方案
五、数值模拟的步骤
六、窄煤柱掘巷期间煤柱应力分布
（1）煤柱宽度对应力分布影响较大。煤柱较小时其应力比较小且比较均匀，煤柱由3m 增
图 3 沿煤柱宽度方向垂直应力分布
（2）煤柱宽度由 3m 增大到 15m 时，窄煤柱内垂直应力分布由近似三角形逐渐向梯形过渡。煤柱宽度为3m ～5m 时，垂直应力分布近似三角形，煤柱应力峰值区（以应力峰值的 0. 8 倍计算）较小，因此发生塑性破坏的煤柱区域也比较小，但煤柱宽度为 6m ～15m ，垂直应力分布近似梯形，煤柱应力峰值区比较大，煤柱的稳定性明显减弱。
（3）煤柱宽度对煤柱浅部应力的影响：煤柱 3m 时，浅部应力较大，煤柱4m～6m 时，浅部应力较小。煤柱超过 6m 后，随着煤柱宽度的增大，浅部应力又相应的增大。
结论：窄煤柱港道采用锚杆支护时，为使窄煤柱与锚杆之间具有有效的相互作用同时护港煤柱具有个可能高的支撑能力，保证港道围岩的整体稳定，护港煤柱宽度在3～5m较为合适；深部开采的窄煤柱回采港道，只要煤柱尺寸及锚杆支护参数科学合理，是完全可以保证港道围岩的稳定和生产的安全，而且可大大改善工作环境，减少煤炭资源的损失，取得明显的技术及经济效益。
