切顶卸压无煤柱自成巷开采与常规开采应力场分布特征对比分析.pdf

第卷第期煤 炭 学 报 年月 何满潮， 王亚军， 杨军， 等切顶卸压无煤柱自成巷开采与常规开采应力场分布特征对比分析煤炭学报，，（） ， ， ， ，，（） 切顶卸压无煤柱自成巷开采与常规开采应力 场分布特征对比分析 何满潮， 王亚军， ， 杨 军， ， 周 鹏， ， 高 庆， ， 高玉兵， （中国矿业大学（ 北京）深部岩土力学与地下工程国家重点实验室， 北京 ；中国矿业大学（北京）力学与建筑工程学院， 北京 ） 摘要 为了探索切顶卸压无煤柱自成巷开采与常规留煤柱开采应力分布的区别， 以国内外首个切 顶卸压无煤柱自成巷开采工业性试验为工程背景， 运用数值模拟软件建立了大煤柱开采， 小煤柱开采（相邻工作面回采巷道未掘）， 小煤柱开采（相邻工作面回采巷道已掘）， 无煤柱开 采种不同开采方式的数值计算模型， 并对其应力分布特征进行了模拟和对比分析。得出如下规 律 在工作面前方， 平行于工作面长度方向， 煤柱留设方式对应力分布的影响存在一定范围， 在影响 范围内垂直应力大小关系为 小煤柱开采大煤柱开采小煤柱开采无煤柱开采； 留大煤柱， 小煤柱开采时， 靠近本工作面回采巷道附近均存在明显的应力集中， 而无煤柱自成巷开采由于取消 了超前掘进巷道， 从而消除了掘巷引起的应力集中； 在工作面侧向， 大煤柱开采应力集中位置始终 位于大煤柱内部， 小煤柱开采位于下区段工作面实体煤内部， 小煤柱开采和无煤柱开采则位于 巷道煤帮内部， 应力峰值位置与巷道距离大小关系为 无煤柱开采小煤柱开采小煤柱开采 和大煤柱开采； 大煤柱开采时侧向应力峰值最大， 小煤柱开采时次之， 无煤柱开采最小， 其峰值较大 煤柱开采降低 ， 较小煤柱开采降低 ， 采空区顶板稳定后， 无煤柱 开采和小煤柱开采峰值较为接近。 关键词 切顶卸压； 无煤柱自成巷； 大煤柱开采； 小煤柱开采； 应力场分布 中图分类号 文献标志码 文章编号（） 收稿日期 修回日期 责任编辑毕永华 基金项目国家重点研发计划资助项目（） ； 国家自然科学基金资助项目（） 作者简介何满潮（） ， 男， 河南灵宝人， 中国科学院院士。 通讯作者王亚军（） ， 男， 山东曲阜人， 博士。 ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， （ ， （） ， ，； ， （） ， ，） ， ， （） ， （ ） ， （ ） （） ， ， 中国煤炭期刊网 w w w . c h in a c a j . n et 第期何满潮等 切顶卸压无煤柱自成巷开采与常规开采应力场分布特征对比分析 ， ，， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ； ； ； ； 地应力是进行煤炭开采等地下活动时导致煤岩 体产生变形或破坏的动力源， 只有充分了解地应力场 分布特征， 掌握煤岩体中不同区域的应力状态， 才能 对围岩稳定性， 围岩变形破坏特征等做出科学， 合理 的分析， 进而提出具有针对性的支护设计和围岩控制 措施 。因此， 应力场研究是采矿工程中最基础， 最 重要的工作之一， 对煤矿巷道开挖支护， 工作面顶板 岩层控制以及灾害事故防治等具有十分重要的意义。 采矿工程中的应力场一般包括原岩应力场和采 动应力场 。原岩应力是指存在于地层中未受工程 扰动的天然应力场， 一般可将其视为相对稳定的应力 场。采动应力场是指人们在地下进行掘巷、 开采等一 系列活动时引起应力重分布后形成的新应力场， 该应 力场在空间分布上有一定的范围， 而且随着采矿活动 的进行不断发生变化。对于采矿工程来说， 采动应力 是矿山压力与岩层控制研究的关键内容。 国内外学者在采动应力场方面已经进行了大量 研究，并取得了丰硕的研究成果。刘金海、姜福兴 等 对新巨龙矿井 工作面走向及侧向巷帮煤体 垂直应力进行了实测研究， 得出了深井特厚煤层综放 工作面支承压力分布特征。任艳芳、 宁宇 利用数 值模拟， 相似模拟及现场实测的综合研究手段， 得到 了浅埋煤层长壁开采超前支承压力变化特征。王书 文、 毛德兵等 利用煤层应力及微震监测装置得到 了采空区侧向支承压力演化规律。刘长友、 王宏伟、 李小军、 赵鹏、 刘杰等 分别针对不同工况条件下 的工作面超前和侧向支承压力做了深入研究， 揭示了 多种不同条件下的采动应力场分布规律， 为巷道支护 和顶板控制做出了巨大贡献。 然而， 以上研究均是基于常规留煤柱护巷开采方 式进行的。在当今煤炭经济形势下， 降本增效， 提高 煤炭采出率受到极大重视， 沿空留巷无煤柱开采技术 进入快速发展阶段 。因此， 笔者提出了一种切顶 卸压无煤柱自成巷的开采技术， 实现了整个盘区（采 区） 内， 无需提前掘进回采巷道（边采煤边形成） ， 无 需留设区段煤柱 。 目前， 该技术已成功在陕煤集团神南柠条塔煤矿 完成了工业性试验， 本文以此为工程背景， 对切顶卸 压无煤柱自成巷开采与常规留煤柱开采的应力场分 布特征进行对比研究。根据已有成果， 针对煤岩体应 力分布的测量手段较少， 目前使用最多的是钻孔应力 计测量法， 但是受钻孔位置的限制， 这种测量方法往 往仅能测量孔内某一点应力随时间变化关系， 不能够 反映整个采场的应力分布情况。另外， 对于切顶卸压 无煤柱自成巷开采， 由于工作面前方无超前掘巷， 导 致钻孔应力计无法安装。因此， 本文采用数值模拟的 方法对不同采煤方式的应力分布特征进行研究。 切顶卸压无煤柱自成巷开采原理 常规留煤柱开采方法 对于常规留煤柱开采方法， 每回采一个工作面， 需提前掘进两条回采巷道用于通风， 行人和运输； 同 时需留设一个护巷煤柱， 从而利用煤柱支撑力来平衡 上覆岩层压力， 保护下一区段回采巷道不受破坏。该 采煤方法工作面和巷道布置方式如图所示。 根据回采一个工作面所需留设煤柱的尺寸大小， 该采煤方法又可分为留大煤柱采煤法和留小煤柱采 煤法。其中， 留大煤柱采煤法以钱鸣高院士提出的 “ 砌体梁” 理论为基础 ， 该理论认为“大煤柱支 架矸石”是支撑顶板岩层的主要承载体， 通过留设 大煤柱， 可将下区段回采巷道布置在远离上区段采空 区的原岩应力区， 从而避免巷道在采空区侧向支承压 力作用下产生破坏。 留小煤柱采煤法以宋振骐院士提出的“传递岩 中国煤炭期刊网 w w w . c h in a c a j . n et 煤 炭 学 报 年第卷 图常规开采方式巷道布置示意 梁” 理论为基础 ， 该理论认为煤层采出后， 采空 区侧向会形成内、 外应力场， 内应力场在顶板“大结 构” 的保护下处于低应力区， 通过留设窄小煤柱并将 下区段巷道布置在内应力场， 可达到既保证巷道稳 定， 又节约煤炭资源的目的。 切顶卸压无煤柱自成巷开采方法 切顶卸压无煤柱自成巷开采改变了常规留煤柱 开采的回采巷道布置方式和采掘模式， 利用配套装 备， 实现了在采煤的同时形成回采巷道， 从而取消了 回采巷道掘进， 其巷道布置方式如图所示。 图切顶卸压开采方式巷道布置示意 采用切顶卸压无煤柱自成巷开采技术进行采煤 时， 首先沿整个待采盘区（采区）四周边界布置一条 集中回风巷， 长开切眼和运输巷。开采首采工作面 时， 工作面一侧为已形成的运输巷， 另一侧则在回采 过程中一边采煤一边形成一条回风巷。工作面回采 结束后， 该回风巷保留作为下一工作面的运输巷继续 使用， 以此类推直到整个盘区（采区）所有工作面回 采结束。该方法与常规采煤方法在工作面和巷道布 置方面的关键区别主要有两点相邻工作面之间 无需留设煤柱；留巷侧取消了超前掘进回采巷道， 工作面回风巷在采煤的过程中同步形成。 切顶卸压无煤柱自成巷开采技术的核心在于利 用顶板定向切缝技术切断采空区部分顶板和巷道顶 板之间的联系， 使巷道上方一定范围内的顶板形成短 臂梁结构 ， 同时最大限度地利用顶板岩石的自身 碎胀特性， 使其垮落碎胀后形成对上覆岩梁的支撑结 构， 如图所示。 图顶板结构示意 对于切缝上位岩层， 断裂岩块，，相互作用形 成铰接结构。其中， 岩块的一端在煤体内部断裂， 并 以断裂位置为中心产生旋转下沉， 另一端下沉后与垮 落矸石接触并逐渐将其压实， 最终形成一端由实煤体 支撑， 另一端由矸石支撑的稳定结构。岩块稳定后 的最大下沉位置位于切缝侧端头， 最大下沉量为 （ ）（） 式中，为采高；为切缝高度；为垮落矸石压实 后的残余碎胀系数。 对于切缝以内的岩层， 短臂梁结构一端延伸至煤 体深部， 另一端沿顶板切缝与采空区顶板分离， 该结 构在煤体支撑力， 锚索支护阻力等共同作用下保持稳 定， 据此建立其结构力学模型， 如图所示。 图短臂梁结构计算模型 根据该结构受力条件， 可得静力平衡方程 ， （）（） ， （ ） （ ） （ ） （ ） （ ） （ ） （） 中国煤炭期刊网 w w w . c h in a c a j . n et 第期何满潮等 切顶卸压无煤柱自成巷开采与常规开采应力场分布特征对比分析 式中，为岩块重力；为恒阻锚索支护载荷；为巷 道宽度；为煤体内应力极限平衡区宽度；为切缝 高度；为切缝角度；为巷帮位置煤体对顶板的支 承应力；为岩块断裂位置煤体对顶板的支承应 力。根据式（ ） ， （） 计算结果， 可以进一步确定锚索 数量， 锚索直径， 锚索材质等参数， 使其满足支护载荷 为的要求。 数值模型的建立及分析 试验工作面概况 柠条塔煤矿工作面（ 试验工作面）倾向 长度 ，走向长度 ，煤层平均厚度 ， 埋藏深度 ， 煤层赋存稳定， 煤层 倾角近水平。工作面巷道布置如图所示，图 中回风巷为工作面回采过程中采用切顶卸 压无煤柱自成巷开采技术形成的巷道， 其顶板切缝和 支护参数如图所示。 图 工作面巷道布置 图留巷顶板切缝和支护参数断面 工作面基本顶为中粒砂岩， 厚度 ， 具大型交错层理。直接顶为粉砂岩，厚度 。直接底为粉砂岩， 厚 。基本底 为细粒砂岩， 厚度 ， 具波状层理。 数值模型的建立 根据工作面工程地质条件建立数值计 算模型， 模型尺寸 ， 如图所示。 上边界施加垂直向下的边界力， 下边界竖直方向固 定， 前后、 左右边界水平方向固定。模拟工作面宽度 ， 煤层厚度 ， 巷道尺寸 。模 型顶板自下而上分别为粉砂岩， 厚度 ， 中粒砂 岩， 厚度 ， 上覆岩层， 厚度 ； 底板自上而 下分别为粉砂岩，厚度 ，细粒砂岩，厚度 。 图数值计算模型 模型参数的确定及校验 根据试验工作面附近地质钻孔岩芯的物理力学 性质测试结果 （陕西省煤田地质局一八五队， ） ， 可得到顶底板岩石的物理力学参数。然而， 由于裂隙、 结构面等的存在， 实际工程岩体的强度比 实验室岩石试件确定的强度要小许多 。因此， 在 使用测定的岩石参数进行数值计算之前， 需结合现场 实测数据对岩层参数进行校验， 校验后的岩层物理力 学参数见表。 表岩层物理力学参数 岩层 名称 体积模 量 剪切模 量 抗拉强 度 黏聚力 内摩擦角 （） 密度 （ ） 上覆岩层 中粒砂岩 粉砂岩 煤层 粉砂岩 细粒砂岩 由于试验过程中巷道两帮， 底板实际变形均不明 显， 因此选取顶板表面垂直位移（留巷 位置）作 为校验对象， 校验结果如图所示。 由图可知， 工作面后方一定范围内， 留巷顶板 垂直位移的模拟结果与现场实测结果具有基本相同 的变化趋势， 最终变形量均稳定在 左右。 中国煤炭期刊网 w w w . c h in a c a j . n et 煤 炭 学 报 年第卷 图模型参数校验结果 因此认为， 所选参数在一定程度上能够满足模拟的可 靠性要求。 数值模拟分析方法 基于上述数值计算模型， 分别按照无煤柱开采， 小煤柱（ ） 开采和大煤柱（ ）开采的工作面及 巷道布置方式进行模拟开挖， 模型边界条件， 工作面 长度， 巷道断面尺寸等参数均保持一致， 如图所示。 图为不同开采方式煤层与顶板交界面上的垂 直应力分布云图。应当指出， 根据多数矿井的正常接 图数值模拟分析测线布置 续状态， 大煤柱开采时本工作面回采巷道与相邻工作 面巷道一般同时掘进， 如图（） 所示。然而， 对于小 煤柱开采， 相邻工作面的回采巷道一般不与本工作面 回采巷道同时掘进（图（） ） ， 而是在本工作面回采 完成一段时间且采空区覆岩基本稳定以后， 才开展相 邻工作面的沿空掘巷作业， 本工作面开采过程中的应 力状态如图（）所示。因此， 模拟分析时又将小煤 柱开采细分为小煤柱开采和小煤柱开采两种方 式。根据模拟结果， 分别在图 所示的平面上布置 条测线， 其中测线，，位于工作面前方， 垂直于 工作面方向； 测线，，分别位于工作面前方， ， ， 平行于工作面方向； 测线，，，，分别 位于工作面后方，，，， ， 平行于工作面 方向。结果分析时， 分别对各测线位置进行竖向切 面， 输出各切面上的垂直应力云图， 然后提取各测线 上垂直应力数据并绘制应力曲线， 进而对种采煤方 式工作面前方和侧向相同位置的应力分布进行对比 分析， 得出应力场分布特征。 工作面前方应力分布特征 沿工作面推进方向应力分布特征 测线位于工作面前方靠胶带运输巷侧， 垂直于 工作面方向， 距胶带运输巷内侧巷帮 ， 其垂直应 力分布云图和应力分布曲线如图所示。 图测线竖直切面垂直应力分布云图及应力分布曲线 测线垂直应力峰值大小及位置统计结果见表 。根据图和表，种开采方式的垂直应力分布 中国煤炭期刊网 w w w . c h in a c a j . n et 第期何满潮等 切顶卸压无煤柱自成巷开采与常规开采应力场分布特征对比分析 情况基本一致。随着远离工作面， 垂直应力均呈现出 先增大后减小的趋势， 测线的应力分布曲线完全重 合， 应力峰值及其距巷道的位置均相同， 表明种开 采方式煤柱留设和巷道布置方式的差异并未对工作 面另一侧的应力分布造成影响。 表测线垂直应力峰值 开采方式应力峰值大小 峰值距巷道水平距离 无煤柱 小煤柱 小煤柱 大煤柱 测线位于工作面中部， 其垂直应力分布云图和 应力分布曲线如图所示。 图测线竖直切面垂直应力分布云图及应力分布曲线 测线垂直应力峰值大小及位置统计结果见表 。根据图和表，种开采方式在工作面中部前 方的垂直应力分布同样无明显区别， 测线的应力分 布曲线完全重合， 表明种开采方式煤柱留设的差异 同样未对工作面中部位置的应力分布产生影响。 测线位于工作面前方靠回风巷侧（留巷煤柱 侧） ， 距回风巷内侧巷帮 ， 其垂直应力分布云图和 应力分布曲线如图所示。 表测线垂直应力峰值 开采方式应力峰值大小 峰值距巷道水平距离 无煤柱 小煤柱 小煤柱 大煤柱 图测线竖直切面垂直应力分布云图及应力分布曲线 测线垂直应力峰值大小及位置统计结果见表 。根据图和表， 工作面前方一定范围内， 无煤 柱开采应力值始终小于有煤柱开采， 其应力峰值较小 煤柱开采降低 ，较小煤柱开采降低 ， 较大煤柱开采降低 。表明切顶卸压 无煤柱自成巷开采工作面留巷侧无超前掘巷， 因而不 受掘巷引起的集中应力影响（仅受工作面超前支承 应力影响） ， 应力集中程度相对较低。 表测线垂直应力峰值 开采方式应力峰值大小 峰值距巷道水平距离 无煤柱 小煤柱 小煤柱 大煤柱 中国煤炭期刊网 w w w . c h in a c a j . n et 煤 炭 学 报 年第卷 沿工作面长度方向应力分布特征 测线位于工作面前方 处， 平行于工作面 长度方向， 其垂直应力分布云图和应力分布曲线如图 所示。 图测线竖直切面垂直应力分布云图及应力分布曲线 工作面前方 位置巷道附近的垂直应力大小 统计结果见表。根据图和表，种开采方式在 工作面前方 处应力分布具有以下特征 距胶带 运输巷 范围内应力分布曲线基本重合， 而 距回风巷（ 煤柱留巷侧） 范围内具有明显差 异。其中， 无煤柱开采在该范围内的超前应力最小， 距巷道 位置应力值较小煤柱开采降低 ， 较小煤柱开采降低 ， 较大煤柱开采 降低 。 表测线巷道附近垂直应力 开采方式巷道附近应力 测点距巷道水平距离 无煤柱 小煤柱 小煤柱 大煤柱 测线位于工作面前方 处， 平行于工作面 长度方向， 其垂直应力分布云图和应力分布曲线如图 所示。 图测线竖直切面垂直应力分布云图及应力分布曲线 工作面前方 位置巷道附近的垂直应力大小 统计结果见表。种开采方式在工作面前方 处的超前应力较 处应力值均有所增大。距回风 巷 范围内， 小煤柱开采超前应力最大， 大 煤柱开采和小煤柱开采次之， 无煤柱开采最小， 其 分布规律与工作面前方 处基本一致。 表测线巷道附近垂直应力 开采方式巷道附近应力 测点距巷道水平距离 无煤柱 小煤柱 小煤柱 大煤柱 测线位于工作面前方 处， 平行于工作面长 度方向， 其垂直应力分布云图和应力分布曲线如图 所示。 工作面前方 位置巷道附近的垂直应力大小 统计结果见表。大煤柱， 小煤柱开采方式在工作 面前方 处靠近煤柱侧均出现了较为明显的应 力集中现象。初步分析其原因为采用常规方法采 中国煤炭期刊网 w w w . c h in a c a j . n et 第期何满潮等 切顶卸压无煤柱自成巷开采与常规开采应力场分布特征对比分析 图测线竖直切面垂直应力分布云图及应力分布曲线 煤时， 回采巷道附近会因巷道开挖产生应力重分 布， 导致围岩内部局部应力升高， 当其叠加了工作 面采动超前应力以后， 该位置极易产生应力集中， 进而导致巷道变形。 表测线巷道附近垂直应力 开采方式巷道附近应力 测点距巷道水平距离 无煤柱 小煤柱 小煤柱 大煤柱 综上所述， 可以得出如下普遍规律 （） 对于种不同开采方式， 在工作面前方， 垂 直于工作面长度方向， 随着距工作面距离增大， 垂直 应力均呈现为先增大后减小的分布特征。 （） 工作面前方， 平行于工作面长度方向， 煤柱 留设方式对应力分布的影响存在一定范围； 在影响范 围内， 垂直应力大小关系为 小煤柱开采大煤柱 开采小煤柱开采无煤柱开采。 （） 工作面前方， 大煤柱、 小煤柱开采方式在靠 近巷道附近均存在明显的应力集中， 初步分析该现象 是受回采巷道掘进和超前支承压力叠加影响的结果， 而无煤柱开采由于取消了超前掘进巷道， 因此应力集 中不明显。 工作面侧向应力分布特征 工作面前方侧向应力分布特征 工作面前方，， 测线上（测线，，）的 垂直应力在工作面侧向分布曲线如图所示。 图测线 （ 侧向） 垂直应力分布曲线 如图所示， 大煤柱开采时工作面前方的侧向 应力峰值始终位于煤柱内部； 小煤柱开采应力峰值 位于下区段工作面煤体内部， 距离下区段回采巷道较 近， 同时小煤柱内部还存在一个相对较弱的集中应 力； 对于小煤柱开采， 受巷道掘进的影响， 巷道浅部 围岩已产生塑性变形， 应力峰值向煤帮内部转移。无 煤柱开采时， 应力峰值始终位于预留设巷位置， 自该 位置向煤体内部应力逐渐减小， 表明该开采方式工作 面前方受开挖活动的影响较小， 围岩尚处于弹性变形 状态， 这对于保证其自身完整性和稳定性十分有利。 工作面后方侧向应力分布特征 测线位于工作面后方 处， 其垂直应力分布 云图和应力分布曲线如图所示。 中国煤炭期刊网 w w w . c h in a c a j . n et 煤 炭 学 报 年第卷 图测线竖直切面垂直应力分布云图及应力分布曲线 工作面后方 处应力峰值大小及位置统计结 果见表。根据上述， 大煤柱开采时工作面后方 位置的应力集中区同样位于大煤柱内部， 小煤柱开采 时位于下区段工作面实体煤内部， 小煤柱开采和 无煤柱开采时则位于本工作面回采巷道的煤壁内部 一定距离。其中， 无煤柱开采应力峰值最小， 较小煤 柱开采降低 ， 较小煤柱开采降低 ， 较大煤柱开采降低 。 表测线垂直应力峰值 开采方式应力峰值大小 峰值距巷道水平距离 无煤柱 小煤柱 小煤柱 大煤柱 测线位于工作面后方 处， 其垂直应力分 布云图和应力分布曲线如图所示。 工作面后方 处应力峰值大小及位置统计结 果见表。根据上述，种开采方式在工作面后方 处的应力集中区位置与工作面后方 处相 同， 应力集中区范围有所增大。其中， 大煤柱开采时 侧向应力峰值仍为最大， 小煤柱开采次之， 无煤柱开 图测线竖直切面垂直应力分布云图及应力分布曲线 采最小； 受顶板切缝的影响， 无煤柱开采应力峰值区 的位置向里转移至更深处。 表测线垂直应力峰值 开采方式应力峰值大小 峰值距巷道水平距离 无煤柱 小煤柱 小煤柱 大煤柱 测线位于工作面后方 处， 其垂直应力分 布云图和应力分布曲线如图所示。 工作面后方 处应力峰值大小及位置统计结 果见表。根据上述，种开采方式在工作面后方 处的侧向应力较工作面后方 处继续增大， 无煤柱开采应力峰值区继续向里转移， 应力峰值的大 小关系为 大煤柱小煤柱小煤柱无煤柱。 测线位于工作面后方 处， 其垂直应力分 布云图和应力分布曲线如图所示。 工作面后方 处应力峰值大小及位置统计结 果见表。根据上述，种开采方式在工作面后方 处的侧向应力较工作面后方 处继续增大。 其中， 大煤柱开采侧向应力峰值仍为最大， 小煤柱开 中国煤炭期刊网 w w w . c h in a c a j . n et 第期何满潮等 切顶卸压无煤柱自成巷开采与常规开采应力场分布特征对比分析 图测线竖直切面垂直应力分布云图及应力分布曲线 表测线垂直应力峰值 开采方式应力峰值大小 峰值距巷道水平距离 无煤柱 小煤柱 小煤柱 大煤柱 表测线垂直应力峰值 开采方式应力峰值大小 峰值距巷道水平距离 无煤柱 小煤柱 小煤柱 大煤柱 采次之， 小煤柱开采和无煤柱开采基本一致。不 同的是， 无煤柱开采应力峰值区位置相对小煤柱开采 更加靠里。 测线位于工作面后方 处， 其垂直应力 分布云图和应力分布曲线如图所示。 工作面后方 处应力峰值大小及位置统计 结果见表。种开采方式工作面后方 处的 图测线竖直切面垂直应力分布云图及应力分布曲线 侧向应力继续增大， 但增大幅度明显减小， 而且峰值 区的位置不再出现转移， 应力分布规律与工作面后方 处基本一致。 表测线垂直应力峰值 开采方式应力峰值大小 峰值距巷道水平距离 无煤柱 小煤柱 小煤柱 大煤柱 综上所述， 可以得出 （） 工作面侧方， 大煤柱开采应力集中位置始终 位于大煤柱内部， 小煤柱开采位于下区段工作面实 体煤内部， 小煤柱开采和无煤柱开采则位于巷道煤 帮内部。 （） 工作面侧方， 应力峰值大小关系为 大煤柱 开采小煤柱开采小煤柱开采无煤柱开采， 采 空区顶板稳定后， 小煤柱开采和无煤柱开采峰值较 为接近。 （） 工作面侧方， 应力峰值区位置与巷道距离大 小关系为 无煤柱开采小煤柱开采小煤柱开采 和大煤柱开采。 中国煤炭期刊网 w w w . c h in a c a j . n et 煤 炭 学 报 年第卷 图测线竖直切面垂直应力分布云图及应力 分布曲线 结 论 （） 大煤柱、 小煤柱和无煤柱开采方式超前支承 应力沿工作面推进方向均呈先增大后减小的趋势， 应 力峰值一般位于工作面前方 位置。其中， 工 作面中部及非留巷煤柱侧应力分布基本一致， 留巷 煤柱侧应力大小关系为小煤柱开采大煤柱开采 小煤柱开采无煤柱开采。 （） 在工作面前方， 留大煤柱、 小煤柱开采时， 靠 近本工作面回采巷道附近均存在明显的应力集中， 而 无煤柱自成巷开采由于取消了超前掘进巷道， 消除了 掘巷引起的应力集中。 （） 在采空区侧方， 大煤柱开采应力集中峰值最 大， 小煤柱开采次之， 无煤柱开采最小； 其应力峰值较 大煤柱开采降低 ， 较小煤柱开采 降低 ， 采空区顶板稳定后， 无煤柱开 采和小煤柱开采峰值较为接近。 （）在采空区侧方， 大煤柱开采应力集中位置 始终位于大煤柱内部， 小煤柱开采位于下区段工 作面实体煤内部， 小煤柱开采和无煤柱开采则位 于巷道煤帮内部， 应力峰值位置与巷道距离大小关 系为 无煤柱开采小煤柱开采小煤柱开采和 大煤柱开采。 参考文献（） 康红普煤矿井下应力场类型及相互作用分析煤炭学报， ，（） ，， （） 钱鸣高， 石平五， 许家林矿山压力与岩层控制徐州 中国 矿业大学出版社， ， ， ， 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