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综放面沿空掘巷小煤柱尺寸的研究,是国内外采矿工程领域关注的热点问题。本课题以山东能源新汶矿业集团新巨龙煤矿为工程背景,针对巨野煤田厚煤层,2302N工作面沿空掘巷围岩变形失稳机理及护巷煤柱尺寸确定,进行了深入系统的研究。课题以“实用矿山压力控制理论”为指导,综合运用岩石力学、结构力学、采矿学、工程地质学等多学科理论,采用理论分析、FLAC3D数值模拟和现场监测相结合的研究方法。 首先运用理论分析,建立2302N工作面覆岩运动和支承压力分布的围岩动态“结构力学模型”,研究2302N工作面围岩变形破坏机理;确定沿空掘巷位置与支承压力的关系,确定内应力场的范围;对巷道围岩进行受力分析,分析支承压力的分布特征,研究煤体沿空侧向支承压力的特征;研究小煤柱内应力及变形破坏机理,得出了在内应力场范围内,留设小煤柱护巷,主要的目的是以隔离采空区为主,承载支承压力为辅的重要结论,得出小煤柱宽度的计算公式,计算出小煤柱的宽度。 其次运用FLAC3D数值模拟软件模拟。分别在巷道掘进期间、工作面回采期间设置五种不同的模拟方案,模拟小煤柱应力和位移;根据模拟试验结果,分析研究五种方案条件下小煤柱受到的应力大小和小煤柱的变形量,确定护巷小煤柱的合理尺寸。 最后进行矿压观测及结果分析。观测工作面的超前支承压力、小煤柱侧向支承压力、回风巷的围岩变形量、小煤柱深部位移观测;并根据观测数据进行分析,验证理论分析和数值模拟研究得出小煤柱宽度的正确性。 本论文研究结论对新巨龙煤矿后续工作面参数的设计和其它类似地质条件的煤矿具有重要的参考价值。