煤炭科学技术

作者：来兴平, 徐李臻, 曹建涛, 单鹏飞, 张帅, 许慧聪,

关键词：小煤柱, 临空巷道, 注浆加固, 改性调控, 数值模拟,

西部煤炭基地是我国能源安全保障的核心“压舱石”，为提高资源采出率小煤柱临空巷道广泛应用，小煤柱临空巷道稳定性问题凸显。论文以国家能源集团麦垛山煤矿某工作面临空巷道为研究对象，构建小煤柱临空巷道力学模型，量化小煤柱临空侧顶板围岩下沉量与小煤柱支撑力关联性，探究围岩调控机制；采用朴素贝叶斯模型建立煤柱稳定性辨识模型，分别判断调控前后煤柱稳定性；通过精细化三维数值计算，研究临空巷道小煤柱围岩调控效果，并开展现场实施验证。结果表明：通过构建4种不同断裂线位置覆岩结构，推导得到了临空巷道直接顶最大下沉量与小煤柱支撑强度之间存在负相关。说明可通过提高小煤柱强度进而控制直接顶下沉，改善巷道围岩失稳问题；基于朴素贝叶斯及11项围岩参数建立煤柱稳定性辨识模型，准确率Ac达到0.953 7，满足辨识要求。并对原煤柱和改性调控后煤柱进行辨识，从算法角度证明了调控方案的可行性；通过FLAC3D数值模拟围岩改性协同调控方案前后对比，煤柱应力提升了57.6%，变形量最低减少了22.8%；支护体应力降低，最大位移量减少了31.2%。两帮应力差值减小，巷道围岩应力分布更加平衡；方案现场实施得到煤柱应力最大提高至2.325倍，且应力波动较稳定，顶板、两帮变形量减少超80%。验证了围岩改性协同调控方案对小煤柱临空巷道变形破坏防治的可行性，保证了巷道围岩稳定性。研究结果为西部矿区临空巷道小煤柱科学设计提供基础支撑，为实现西部矿区强采动小煤柱临空巷道失稳防治提供借鉴。

来源：2025年第1期

《煤炭科学技术》期刊编辑部

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