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作为柱式开采体系的一种,旺格维利采煤法具有采掘合一、设备运转灵活、可有效控制地表下沉、实现绿色开采等诸多优点,在“三下”压煤开采和边角煤回收中被广泛采用。神华集团神东分公司部分矿井在采用旺格维利采煤法过程中,曾出现过顶板事故,改进之后又遇到由于煤柱尺寸过大造成的资源浪费问题。其根源在于对煤柱尺寸留设和顶板运动控制的盲目性。因此针对煤柱支撑特征和“煤柱-顶板”支撑作用关系,对煤柱尺寸进行合理优化研究,是提高旺采工作面回收率和保证生产安全的关键所在。本文综合运用理论分析、数值模拟和现场实测等方法,对旺采煤柱的特点和破坏特征进行了综合分析,建立了顶板-刀柱的“连续梁”和“简支梁”力学模型,设计出了2套煤柱留设方案;通过FLAC3D数值分析软件模拟和煤柱应力及顶板运动现场监测,最终优化取得了合理的煤柱留设参数。旺采煤柱强度受到尺寸效应和时间效应的多重影响,论文采用了合理理论公式选择和现场监测方法确定了不同煤柱的支撑强度;煤柱上方载荷的确定与顶板运动互相联系,文章采用了顶板结构分组运动分析理论,通过岩层运动特征计算结合现场监测综合确定了煤柱所受载荷;由于煤柱留设尺寸的不同,煤柱和顶板可构成“连续梁”和“简支梁”力学结构,由此结构计算给出了煤柱留设方案;对3个方案分别建立模型进行FLAC3D数值模拟研究,通过模拟结果分析比对和实际监测数据反证,确定了“8m平巷护巷煤柱+1.2m刀间小煤柱+1.4m刀间大煤柱”的煤柱留设方案为最佳方案。优化后的煤柱尺寸达到了有效控制顶板和提高回采率的研究目的,是对柱式开采体系理论的丰富和发展。