随着科学技术的发展，综合机械化放顶煤开采在厚煤层的生产中得到了广泛应用。针对厚煤层综合机械化放顶煤开采，如何提高回采率，减少煤炭资源浪费，实现矿井的高产高效是煤炭行业工作者持续研究的课题。本文围绕区段煤柱合理尺寸留设这一难题，以晋煤集团赵庄二号井为工程背景，对该矿3#煤层综放工作面的合理煤柱参数进行了优化研究，结合数值模拟及现场实测确定了该矿的区段煤柱合理尺寸，研究成果为厚煤层综放开采区段煤柱宽度的研究提供一定的参考和指导。最终取得如下成果：　　（1）分析了煤柱的围岩结构及其受力特征、破坏机理及其破坏形式。在基础理论研究中，主要研究了和论文紧密相关的基础性问题，即：区段煤柱与顶底板形成的结构，影响区段煤柱强度的因素，区段煤柱的载荷和应力分布，区段煤柱的变形和破坏，区段煤柱稳定性。力图阐明以上问题的基本规律及其影响因素，为论文研究并最终确定区段煤柱合理尺寸奠定基础。通过研究，进一步明确了对基础性问题的一系列重要观点和规律性认识，这些观点和认识能很好解释现场的一些现象。　　（2）考虑中间主应力的影响，应用SMP破坏屈服准则，分析了煤柱在三维应力状态下的应力变化问题，给出了煤柱极限强度的理论计算公式A=4/1[√K+√K-3-2√K-1]2(K=8tan2φ+9)，针对采空区侧和巷道围岩不同受力环境，采用极限平衡理论推出平面应变下煤柱塑性区宽度的理论计算公 式2Af1/m ln c1+f1(Aσ0+APa-σ0)/c1+f1K1γH+βr1(2(1+A)(p+σ0)/(σ0+γH))，根据支承压力在煤柱上的分布规律，结合艾里应力函数以及最大主应力公式，根据SMP屈服准则给出了护巷煤柱中部弹性区的临界宽度公式2√(A+1/A-1)2(σ0-2/1+ηK1γH)2-(2/1-ηKQγH)2/(K1-1)(K1-1)ηγHm+2√(A+1/A-1)2(σ0-2/1+ηK2γH)2-(2/1-ηK2γH)2/(K2-1)(K2-1)ηγHm。通过改变煤体的内摩擦角?和粘结力c，与Mohr-Coulomb准则下煤柱极限强度以及简化的A.H.Wilson公式得到的煤柱极限强度进行对比分析，结果表明，Mohr-Coulomb准则和A.H.Wilson公式由于忽略了煤柱中间主应力的影响，其得到的极限强度偏低，使得煤柱尺寸的设计较为保守，而基于SMP准则下计算的煤柱宽度能很好地符合实际。　　（3）把理论研究成果应用于赵庄二号井。根据3#煤层及其顶底板物理力学实验测试结果，结合理论研究成果，确定了赵庄二号井区段煤柱合理尺寸理论计算值。　　（4）借助FLAC3D数值模拟软件对区段煤柱的合理宽度进一步研究。首先，根据赵庄二号井综放工作面的工程地质条件，按煤柱宽度、开采阶段和监测指标三个方面设计模型方案；其次，模拟了不同方案下煤柱的屈服破坏以及应力分布情况；通过对模拟结果分析得出赵庄二号井3#煤层综放工作面的合理煤柱宽度应不小于25m，检验了理论的正确性。　　（5）通过现场实测工作面煤柱宽度变化条件下巷道围岩变形破坏及煤柱应力变化规律，所得数据与数值模拟结果基本吻合，表明本文的数值模拟具有较好的准确性，有力的支撑了数值模拟所得结论。初步解决了赵庄二号井区段煤柱合理尺寸的留设问题。