煤炭科学技术

作者：武毅艺, 高玉兵, 何满潮, 王育轩, 刘晨洋,

关键词：煤柱回收, 壁式工作面, 布置方法, 顶板结构, 预裂卸压,

在煤炭地下矿开采中，常留设大量的保安煤柱，以保障巷道掘进和工作面回采的安全进行。为提高矿井煤炭资源的整体采出率，在区域或整个矿井的开采末期需要适时进行煤柱回收，其中布置壁式工作面进行煤柱回收是重要方法。研究总结了煤炭地下开采中主要留设的煤柱类型，明确了适宜布置壁式工作面进行回收的煤柱情形，阐述了壁式工作面在布置方式、开采技术和多类型煤柱联合回收上的应用优势，提出了采用复用巷道、留煤柱掘巷（留宽煤柱掘巷和沿空掘巷）和综合法的布置方法，并总结提出6种煤柱回收壁式工作面的应用类型：长壁式、短壁式、渐变式、刀把式、多段式和分段式。针对煤柱回收短壁工作面，分析了其顶板结构破断演化特征，阐明了在自身属性与劣化环境下顶板破断难、来压强度高、两侧悬顶区域大和端头压力大的难点。由此，基于顶板预裂卸压技术提出了煤柱壁式工作面先卸后采的回收方法，由板结构理论分析得到顶板破断结构在无预裂时呈现横向“O-X”型、仅开切眼处预裂时呈现横向“C-X”型、两侧回采巷道处预裂时呈现横向“ↀ-X”型和三侧巷道均预裂时呈现横向“D-X”型。进一步由模拟对比分析，得到了顶板破断距离和采场应力随预裂位置和程度的增加而降低，并引入Von Mises等效应力得到了顶板垮落前的塑性变形趋势，验证了所提出的断裂趋势结构。同时，结合工程案例分析了顶板预裂对煤柱回收壁式工作面开采的卸压效应，为其布置方法、顶板破断理论和卸压开采方法提供了借鉴与指导。

来源：2026年第4期

《煤炭科学技术》期刊编辑部

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