煤矿应用20 m宽的区段煤柱护巷造成煤炭资源的极大浪费,合理宽度的区段煤柱不仅能够提升煤炭资源回收率,还可以优化回采巷道所处应力环境,降低回采巷道的维护难度。相较于沿空留巷等无煤柱开采技术,留设合理宽度区段煤柱因其对矿井生产技术条件及地质条件要求不高、前期投入较少、工艺相对简单等优点而拥有广阔的应用前景。目前经验估算法、载荷估算法、弹性核理论计算、内应力场理论计算法、极限平衡理论计算法等煤柱宽度的理论计算方法各有优缺。本文以黑龙关煤业11602综放工作面为研究背景,在总结吸收前人研究成果的基础上,结合区段煤柱覆岩结构及运动特征,对工作面回采过程中煤层上方直至地表覆岩与区段煤柱的协同受力情况进行分析,认为区段煤柱在其上方岩柱自重和采空区低位未完全垮落岩层载荷所产生的转移集中力、弯曲下沉带高位覆岩挠曲变形所产生集中力共两部分应力作用下产生变形。本文将尚未回采的大范围实体煤区域及其覆岩视为刚性体,煤柱简化为弹性体,回采工作面覆岩中弯曲下沉带范围内的高位覆岩视为两端简支在刚性岩体上的岩梁,建立覆岩-煤柱协同受力力学模型,阐明了区段煤柱受载变形的应力来源,并推导出该力学模型中煤柱所受集中力F的表达式。通过对煤柱两侧支护体系对煤柱煤体作用机理的分析,认为区段煤柱两侧支护体系对煤柱的约束力可以阻止采掘影响下煤柱内弱面的扩张,减小煤柱所受拉应力,从而提高煤柱的抗剪强度,提升区段煤柱整体的强度,基于此提出煤柱在其两侧不同支护强度下区段煤柱极限支承强度理论计算公式。系统分析所建立覆岩-煤柱协同受力力学模型,结合黑龙关煤业11#煤层具体参数,计算得到黑龙关煤业11603工作面沿空巷道留设区段煤柱的合理宽度为8 m,并结合FLAC3D数值模拟软件对留设8 m宽区段煤柱时上下区段工作面掘采全过程中沿空回采巷道及煤柱的应力分布特征、围岩位移情况及塑性区发育情况进行研究,结果表明8 m宽的区段煤柱能够保证下区段工作面的安全回采。通过对综放工作面沿空回采巷道围岩的变形破坏特征及综放工作面沿空回采巷道的围岩控制原理进行分析,结合黑龙关煤业的具体情况,提出沿空巷道围岩控制方案,以确保区段煤柱的稳定,并减小沿空巷道在反复动载作用下的围岩变形。现场留设8 m宽区段煤柱进行11603工作面回风顺槽掘进作业,沿空回采巷道能够在上区段工作面的采动影响及沿空巷道的掘进影响下保证煤柱的稳定性及回采巷道的正常使用,现场工业性试验验证了覆岩-煤柱协同受力模型计算区段煤柱宽度方法的合理性,能够为其他矿井区段煤柱留设提供参考。