随着国民经济的高速发展,煤炭资源消耗速度也随之加快,构造简单的现已处于即将枯竭阶段。钱营孜煤矿主采32煤,构造复杂,断层密度高,留设断层保护煤柱宽度尺寸大。W3220工作面位于F22正断层西翼二采区,由于工作面开采过程存在断层水以及上覆新生界松散层第四含水层（“四含”）对工作面产生“双重水”作用,初步设计时,留设断层保护煤柱宽度在60m～80m之间,压煤达到20余万吨,造成资源浪费严重。因此,开展W3220工作面缩小F22正断层保护煤柱的研究就显得非常重要。论文以钱营孜煤矿W3220工作面断层保护煤柱为背景,在查阅国内外关于工作面受双重水影响下最新前沿研究成果的基础上,结合钱营孜煤矿F22正断层岩性特征,确定了W3220工作面研究内容,并制定了研究技术路线。分析了工作面水文地质及F22断层富水性,实施了井下超前物探,对于物探异常区域设计并施工了井下验证钻孔;钻取了断层带及工作面周围岩样,通过室内单轴抗压强度实验确定W3220工作面的岩石力学数据与覆岩类型,构建了受断层影响数值采动模型,采用FLAC3D软件模拟了W3220工作面采动时应力、应变及位移演化特征规律;利用理论计算公式,演算出W3220工作面上覆岩层“两带”高度,并结合工程类比法确定了W3220工作面断层保护煤柱宽度,得出如下结论:（1）F22正断层是钱营孜煤矿西二采区边界断层,延伸长度达到6.6km,F22断层落差在0m～360m之间,F22正断层处在W3220风巷附近,落差在60m～100m之间,原设计留设断层保护煤柱为60m以上;W3220工作面煤厚1.7m～4.6m,平均3.29m,倾角5°～25°,平均10°,属缓倾斜煤层,工作面设计开采上限标高为-240.0m（顶板）水平,基岩面最低标高为-194m,留设的最小防砂煤岩柱为46m,采用综合机械化采煤,全部垮落法管理顶板。（2）依据工作面周边水4等钻孔资料查明,工作面开采区域“四含”的厚度为1.85m～13.85m,据水4孔抽水试验资料,单位涌水量q=0.0004186L/（s.m）,渗透系数k=0.0056m/d,属富水性弱的含水层。在施工27-2、40-5和29-1三个钻探孔的时候出现漏水情况,漏失量在5m~3/h～19.2m~3/h之间;据29-8和40-2抽水试验成果:水位标高在-2.82m～20.65m之间,依据《煤矿防治水细则》,水体采动等级为Ⅱ类水体,可以留设防砂煤岩柱开采;32煤顶底板砂岩裂隙含水层,富水性弱,为静储量,对工作面安全生产影响较小。（3）依据地面三维地震查明了F22正断层在工作面侧的落差及摆动范围,未发现直径大于20m的疑似陷落柱;在巷道掘进和开采前,采用瞬变电磁法和无线电波坑透进行超前探查12次,瞬变电磁未发现明显的低阻异常区,表明F22正断层为富水性弱,为不含水断层;无线电波坑透发现6个构造异常区,未出现陷落柱特征。（4）在相邻的W3221工作面以及W3222工作面设计了9组井下探查钻场,设计并施工F22断层探查钻孔26个,合计工程量2840m;W3220工作面设计并施工断层探查孔23个,累计工程量1307m,所有探测钻孔均无出水现象,表明断层的含导水性差,为缩小断层防护煤柱提供了依据。（5）工作面32煤层顶板由泥岩以及粉砂岩组合而成,上覆岩层属于中硬型岩层。依据岩样进行单轴抗压实验成果,构建了W3220工作面受断层影响的采动分析模型,利用了FLAC3D模拟分析了不同保护煤柱宽度时的采动应力、应变以及位移量,确定了F22断层防护煤柱宽度可从60m以上缩小为30m。（6）根据《“三下”采煤规范》,W3220工作面覆岩类型为软弱～中硬型,水体采动等级为Ⅱ类,不允许垮落带波及“四含”,可以留设的安全煤岩柱类型为防砂安全煤岩柱,按最大采高4m,采用本矿实测资料工程类比法计算防砂安全煤岩柱为25.32m;采用《“三下”开采规范》,需防砂安全煤岩柱为24.8m;采用《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采指南》,需防砂安全煤岩柱为44m;均小于实际留设的46m,开采是可行的。（7）W3220工作面从2021年12月开始开采,论文完成时,工作面已采出原设计断层防护煤柱10万吨,未发生断层水以及“四含”水溃入安全生产事故,表明所采用的物探探查,钻探验证,FLAC3D软件模拟采动演化特征及理论公式演算的研究思路是可行的,具有在类似的工作面推广应用前景。图[62]表[26]参[79]