冲击地压煤层孤岛煤柱安全论证方法探讨
孤岛工作面防冲安全开采论证方法研究与应用
ｍｅｎｔ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｏｆ ｉｓｌａｎｄ ｃｏａｌ ｐａｎｅｌ． Ｔｈｅ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｑｕａｎｔｉｔｙ ｏｆ ｐｒｅｖｅｎｔｉｎｇ ｒｏｃｋ ｂｕｒｓｔ ｉｓ ｃａｌｃｕｌａｔｅｄ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ ｏｆ
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其中增加了“ 冲击地压防治” 专篇；原国家煤矿安全
力比的冲击危险程度划分方法确定整体冲击型孤岛
监察局组织专家制定了《 防治煤矿冲击地压细则》
工作面的冲击危险等级，若具有强冲击危险，建议不
（ 以下简称 《 细则》 ）
［２］
，于 ２０１８ 年 ８ 月 １ 日施行。
《 规程》 和《 细则》 对冲击地压矿井开采孤岛煤柱进
收稿日期：２０２１－０２－２８；责任编辑：朱恩光
孤岛煤柱条件下安全开采技术研究
前 言
面为典 型 的孤 岛煤 柱 工 作 面 。该 工作 面 煤 层 平 均 厚度 １ ．ｍ； ０５ 煤层 结 构 为 复 合 结 构 ， ８ ９煤 层 合 属 、 区， 煤层沉 积稳定 ， 煤层 中有 １ ４层 夹 石 。工 作 面 ～ 可采 走 向长度 ８０ 工 作 面倾 斜 长 度 １４ ６ｍ； ２ ｍ。煤层 倾 角平均 ９ ； 。采取 综采放 顶煤 开采 。 １ ２工作面煤 层顶底 板概述 ． 工作 面煤层 顶底板 特性 （ 见 表 １ 详 ） ２ ．工 作面设 计 从 以往 的孤 岛煤 柱 开 采 经 验 和有 关 的 资 料介 绍看 ， 岛 煤柱 的开采 时 ， 作 面顺 槽 布 置 方 式 对 孤 工 巷 道 的支 护 安 全 影 响 非 常 大 ， 以 在 工 作 面设 计 所 时 ， 统 筹 考 虑 ， 定 工 作 面顺 槽 采 用 沿空 掘 巷 的 就 决
Ｂｒ ｃ ｎ ａ ｈ￣ｓ ｃ ｅ ｓｕｌｐ ａ ｔｃ ｎ ｍｉ ｎ ９ 下 ｉｏ ａｅ ｉ ａ ａ ｅｙ，ｐ ｏ ｉ ｉ ｇ ｆｒｔ ｅ ｆ ｔｒ ｓ ｌｔｄ ｐｌ ｕ ｃ ｓｆ ｒ ｃ ｅｉ ｎｉｇ Ｔ２ ３ ｓ ｌｔ ｄ ｐ Ｈ ｒｓｆ ｌ ｉ １ ｒ ｖｄ ｎ ｏ ｕ ｅ ｉｏ ａｅ ｉ— ｈ ｕ ｌ ｘ ｌ ｒ ｔ ｎ ｗｉ ｏ ｅ ｅ ｅ ｔａ ｘ ｅ ｅ ｃ ． ｒ ａ ｅ ｐ ｏ ａ ｏ ｔ ｓ ｍｅ ｒ ｆｒ ｎ ｌｅ ｐ ｒ ｎ ｅ ｉ ｈ ｉ ｉ Ｋｅ ｒ ｓ：ｓ ｌ ｔｄ ｐｌａ ；ｂ ｓ ｎ ｎ ｅ ｇ ｏ ｄ ｐ ｅ ｓ ｒ ｙ ｗｏ ｄ ｉｏａｅ ｉ ｒ ｌ ｒ ｉ ｕ ｔ ｇ ｕ ｄ ｒ ｒ ｕ ｒ ｓ ｕ ｅ；ｒｏ ｏ ｔｏ ｎ ｏ ｆｃ ｎ ｌ ｒ
孤岛煤柱防治冲击地压技术实践
孤岛煤柱防治冲击地压技术实践山东泰山能源股份有限公司协庄煤矿王志强刘富道王延国摘要该文根据孤岛煤柱开采地质条件和开采技术条件,综合分析评价其冲击危险性,圈定冲击危险区域,制定综合防治方案和防治措施,减缓和消除冲击地压威胁,保证了煤柱安全开采。
关键词煤柱开采冲击地压防治开采工艺煤层预注水1概况协庄煤矿4-2采区二层煤柱位于-550m水平,其工作面以南为副立井煤柱,以北为2216E工作面采空区,以东为2215E、2214E工作面采空区,以北西为F4断层煤柱,落差H=30m。
工作面下伏四层煤已开采,局部开采不充分,留有煤柱,是一典型的深井孤岛煤柱。
4-2煤柱工作面走向长300m,倾斜长210m,二层煤平均厚度2.5m,煤层倾角18b,采深710~850m,仰采角平均9b。
2煤层顶、底板物理力学性质(表2)二层煤硬度f1.5~2,属复杂煤层结构,以亮煤为主,属半亮型煤,煤层自然含水率为1.96%。
直接顶为砂质页岩,厚度1m,基本顶为中砂岩,厚度15m,钙质胶结硬度大。
直接底为砂质页岩,厚度1m,老底为细砂岩,厚度13m,钙质胶结,较坚硬。
表1二层煤顶底板力学性质项目二层煤直接顶基本顶底板单轴抗拉强度P MPa0.39 6.388.7615.25抗弯强度P MPa P10.8555.4083.48单轴抗压强度P MPa27.1170.6492.47202.32弹性模量P@103MPa 4.11109.27116.16162.34泊松比0.350.330.220.29凝聚力P MPa7.935.320.945.53煤柱开采冲击危险性分析及预测3.1冲击危险性及地质、技术条件分析(1)顶板岩层结构特点二层煤老顶为厚层砂岩,较坚硬,易聚积大量弹性能,破断时,大量弹性能释放,形成强烈震动,导致冲击地压。
(2)采场边界条件4-2煤柱回风顺槽靠近落差H=0 ~10m正断层,运输顺槽靠近F4断层,落差H=30m,边切眼以北靠近2216E工作面采空区,受构造残余应力和工作面超前支承压力影响,4-2煤柱两顺槽容易出现应力集中,构成潜在的冲击危险。
煤矿冲击地压的影响因素和防治对策分析
煤矿冲击地压的影响因素和防治对策分析摘要：冲击地压是煤矿生产所面临的严重自然灾害之一，伴随着煤炭开采逐渐往深部转移，冲击地压发生的强度和频繁程度日益增加。
同时，生产实践也表明煤矿冲击地压的发生没有明显的前兆，而且在各种类型的煤层、地质构造、顶板条件下都发生过这种破坏力极大的动力灾害现象。
一旦发生，很可能会造成难以估量的经济损失和巨大的人员伤亡。
因此，研究冲击地压的发生机理和防治措施是急切的并且非常必要的。
关键词：煤矿；冲击地压；防治措施引言：通常煤矿冲击地压的发生都是有一些条件的，是煤层以及应力等共同影响的结果。
冲击地压出现的主要条件是煤岩体，具备较强的冲击倾向性。
煤岩体积累的弹性应变能可以释放的足够空间是发生冲击地压的前提条件，而出现冲击地压的诱发条件是煤岩体积累能量的应力加载。
必须要兼具以上这些条件，才有可能出现冲击地压。
结合煤岩冲击失去稳定性的物理特点，可以将冲击地压划分为三大类，一是岩爆型冲击地压，二是顶板垮落型冲击地压，三是构造型冲击地压。
岩爆型冲击地压主要是指煤岩体一直积累弹性应变能，在能量上升到煤岩的最大承载力时，煤岩就会出现瞬间爆炸的情况，其具体表现是弹射以及抛出媒体。
然后，顶板垮落性冲击地压，主要是指推过回采工作面后，上部较厚而硬度较高的顶板始终没有垮落，在悬顶面积达到规定的数值时，顶板瞬间出现折断而造成的冲击波强烈性损坏。
最后，构造型冲击地压通常出现在构造条件相当复杂的地质环境中，因为构造应力过于集中导致的煤岩失去稳定性冲击损坏。
另外，结合不同的出现位置，能够将冲击地压划分为两大类，一是掘进冲击地压，二是回采冲击地压。
首先，掘进冲进地压通常出现在巷道掘进中，与巷道的布局位置以及布局方法存在联系。
其次，回采冲击地压出现在回采工作面的推进中，一般和回采工作面的回采时间以及长度存在联系。
1、冲击地压具有以下明显的显现特征（1）突发性没有明显的宏观前兆而突然发生，过程短暂（持续几秒到几十秒），难以事先准确确定发生时间、地点和强度。
孤岛采煤工作面冲击地压防治技术研究
孤岛采煤工作面冲击地压防治技术研究近年来，中国煤炭开采行业多次发生煤矿孤岛工作面冲击地压事故，造成了一定人身伤害与经济损失，严重影响了我国煤炭业的安全生产。
因此，孤岛工作面冲击地压防治技术已经成为了煤炭安全开采的重要研究课题，需要在原理上阐明孤岛采煤工作面产生冲击的原因和机制，为评估孤岛采煤工作面的可采性和安全性提供科学依据。
本文总结了孤岛工作面产生的原因和机理，并积极探索研究了孤岛采煤工作面地压防治的技术。
标签：孤岛采煤;工作面;冲击地压;防治技术1 引言自工业革命以来，煤炭作为地球上储量最大的化石能源一直作为人类最重要的能源支撑，而大量的煤炭开采，使得易采煤炭资源逐渐枯竭，煤矿正在进入孤岛工作面开采阶段。
但对于孤岛采煤工作面的可采性和安全性在科学和工程学上还没有明确的评价标准和判断方法，因此导致频繁发生孤岛采煤工作面冲击地压事故的频繁发生，比如近几年在黑龙江、江苏、河南、山东、新疆和辽宁等煤矿都发生了此类事故，对煤炭的安全开采工作带来了较为严重的损害，给人民的生命财产安全造成了较大的损失。
因此，国内外诸多煤炭开采专家均展开了对孤岛工作面冲击地压的产生原理、破坏形式、预测预防和处理方式等多方面的研究，并取得了一定的科研成果，但仍然无法完全对孤岛工作面冲击地压形成有效防治，主要原因是未能提出可靠有效的工作面冲击危险性识别方法，并建立行之有效的防治体系。
本文对防冲的孤岛工作面冲击地压的产生机理进行了总结和阐述，对孤岛工作面冲击地压防治技术进行了总结、探索与研究。
2 孤岛工作面冲击地压的产生原因和机理近年来，国内外很多专家学者对孤岛工作面冲击地压的产生原因和机理进行了大量的研究，主要取得以下理论成果：（1）冲击地压主要有煤体压缩型、顶板断裂型和断层错动型三类。
煤体压缩型冲击的发生原因是：当煤炭结构由平衡态过渡到非平衡态时，如果发生了外界扰动，导致煤岩结构失稳;顶板断层型冲击发生的原因是：强大的压力导致顶板产生微破裂，采动扰动使这种微破裂以雪崩扩展形态发生拉伸失稳;断层错动型发生的原因是：在煤岩断层区域，煤炭开采活动引发了断层活化错动，引发错动型冲击地压。
大采深强冲击“刀把”孤岛面冲击地压防治技术实践
大采深强冲击“刀把”孤岛面冲击地压防治技术实践摘要：介绍了肥城矿业集团梁宝寺煤矿3201下孤岛工作面冲击地压防治技术，对“刀把区”煤柱采取了安全论证与合理留设，为其它相似条件下受冲击地压严重威胁孤岛工作面安全开采提供了参考与借鉴。
关键词：大采深；强冲击；孤岛工作面；防冲技术1 工作面概况梁宝寺煤矿3201下工作面位于-708m水平3200采区上部，工作面以南为3201综采工作面、以北为3202综采工作面，3201、3202两个工作面均已回采完毕，致使3201外工作面形成孤岛。
2 冲击地压诱发因素分析2.1 覆岩空间结构3201下工作面最大开采深度超过700m，工作面周围影响矿山压力显现程度的岩层运动空间已经超出了直接顶和老顶的范围。
工作面推进过程中，随着覆岩空间结构的变化（如出现应力叠加而产生应力集中），可能诱发冲击。
由于3201下工作面两侧为采空区，因此工作面在推采一段距离后，三个采空区会形成典型的“C”型覆岩空间结构，该结构会随着工作面的推进而向前方不断移动，在特定条件下可发生冲击地压。
在工作面坚硬老顶初垮、初压，采空区一次、二次见方过程中极易诱发冲击。
2.2 煤柱分布分析工作面可知，当工作面推采到3202和3201工作面采空区附近时，受采空区的影响，导致该煤柱应力集中，在回采到该区域时，如果不采取卸压措施，很容易发生应力集中，可能诱发冲击。
在“刀把”位置处的巷道，会形成孤岛中的孤岛，造成开采过程中的高应力叠加。
3 工作面防冲技术重点3.1 工作面沿空送巷设计按照防冲临界设计原则，综合工作面煤层厚度、开采深度及巷道宽度，计算确定3201下工作面两顺槽与两侧采空区留设净煤柱宽为4.0m。
实践证明，该煤柱设计较为合理，既能最大限度发挥支撑能力，又合理避免了冲击隐患。
为增加沿空煤柱的支撑能力，在煤柱一侧帮部采用了注浆锚杆加固支护技术。
3.2 工作面切眼断顶工作面开采前，在切眼内施工2排断顶孔，距切眼两帮2 m各施工1排。
孤岛煤柱综放工作面开采专项防冲措施探讨
图 2 7 0 8 两 道 大 直 径 卸 压 钻 孔 布 置 不 意 （m )
7 0 8 工 作 面 两 巷 道 必 须 提 前 施 工 卸 压 钻 孔 ，保 证工作面两道超前150 m 卸 压 。钻孔卸压后要用钻 屑 法 检 验 卸 压 效 果 ,如 局 部 应 力 集 中 突 显 ，需进行多 次卸压直至解危。 3. 2 注水卸压方案
水结束后，采 用 管 网 压 力 （3 ~ 5 MPa) 静 压 进 行 补
95
2021耳6 用
张 严 ：孤岛煤柱综放工作面开采专项防冲措施探讨
第30象第6 期
水 ，根据煤体渗水情况控制单孔注水流量。
3 . 3 解危效果检验
3)
每孔动压平均注水时间42 h;静压不计注 工作面开采过程中，对采取卸压解危措施的区
[责 任 编 辑 ：王伟瑾]
图 3 708工作面注水钻孔剖面示意
(上 接 第 8 0 页）吸附在煤层中的硫化氢工作面硫化 氢 的 主 要 来 源 ，在 割 煤 期 间 从 新 裸 露 煤 壁 和 落 煤 中 释放到工作面，从 而 造 成 回 风 流 含 有 硫 化 氢 气 体 。 利 用 12315工作面注水系统,对钻孔注碱性溶液治 理 硫 化 氢 方 案 进 行 整 体 设 计 ，现 场 监 测 效 果 表 明 ，采 用 钻 孔 注 碱 性 溶 液 治 理 硫 化 氢 之 后 ，12315工作面 正巷回风流当中的硫化氢浓度开始显著降低，其浓 度最终保持在4 x l (T6 以下，取得了良好的现场应用 效果。
4 效果评价
利 用 钻 屑 法 进 行 效 果 检 验 ，确 定 下 一 轮 注 水 要 求 。
两道注水钻孔均垂直巷帮布置，孔 径 94 mm,组
通 过 以 上 专 项 防 冲 措 施 的 实 施 ，较好的 保 证 了
孤岛工作面冲击地压危险综合预测及效果验证
表 1 237 工作面各区域冲击危险性的判定 Table 1 Assessment of the risk of rock burst of zones
in No. 237 working face
237 工作面 各划分区域
冲击地压 危险指数
冲击地压 危险程度
工作面切眼 初期回风巷 后期回风巷、溜子道
2 孤岛工作面地质及开采条件
237 工作面位于鹤岗矿业集团南山煤矿井田 北部, 地表标高在 300~ 350 m 之间. 工作面标高 为- 210 m, 开采深度为 560 m , 属于深部开采. 工 作面采用炮采放顶煤工艺, 走向长 365 m , 倾斜长 71 m, 采高 1. 8 m, 煤 厚 12 ~ 15 m, 倾角 10 ~ 11 . 直接顶为 12 m 厚的 15 层煤, 其上为基本顶, 厚 50~ 60 m , 灰白色中砂岩, 底板为 2. 5~ 3. 0 m 灰色中、细砂岩. 地质构造复杂, 区内有 F1 断层斜 穿过该区域, 断层落差 2. 0~ 3. 5 m . 该工作面左部 未采, 右部为 F2 和南 17 断层, 上下段均已回采完 毕, 区段煤柱 10 m, 较小, 造成上下巷应力集中, 为 典型的孤岛工作面.
0. 61 0. 65 0. 77
中等冲击危险 中等冲击危险 强冲击危险
2) 数值模拟法预测 根据南山矿 237 工作面的岩层柱状图和实际 地质条件, 利用 3DEC 数值模拟软件[ 12] , 建立模型 ( 见图 1) . 模型沿工作面走向、倾向和垂直方向分 别为 560, 294, 146 m, 模型考虑了对开采影响较大 的 F1, F 2 两个断层, 其中工作面的划分见图 1. 工
人才支持计划项目( NC ET 06 0477) ; 中国矿业大学青年科研基金项目( 2008A 005) 作者简介: 刘晓斐( 1981 ) , 男, 山西省晋中市人, 博士, 讲师, 从事煤岩动力灾害的预测及防治方面的研究. E mail: liuxiaofei_1981@ 163. com Tel: 13814433243
孤岛工作面冲击危险性分析及防治研究
为 １ｍ ０ 。用胶结袋收集钻 出的煤粉 ， 用测力计称量煤
２１年 期 ０１ 第４
参战差 甜技
２１ ２
煤 矿 底 板 突水 因素 分 析 及 防 治
邓 华， 修 涛
２ ７０ ） ７６ ６ （ 山 县崔 庄 煤 矿 有 限 责 任公 司 ， 东 微 山 微 山 摘 要
（ ） 施 方 法 ： 用 风 煤 钻 打 眼 ， 用 螺 纹 式 联 接 ４实 采 采 的麻 花钻杆 ， 每节长 １０ ＠ ２舳 的钻头 ， ．ｍ， ４ 钻孔的深度
作者简介 ： 陈颖 ， ， 男 助理工程师 ， 毕业 于北京煤炭工业学校采矿专
业 ， 在 微 山 崔 庄煤 矿 有 限责 任 公 司从 事技 术 管 理 工作 。 现
的第七个工作面 ， 其南 面为 ２ ３上 ｏ ２工作 面的采空 区；
北面为 ２ 上 ０ ３ ６的采空区 ； 东面为 ２ ３上 ０ ． 工作面的 ４１
采空区 ， 西面以 Ｓ １断层 为界 ， Ｆ 形成三面采空 的孤岛状 态， 预计局部的Байду номын сангаас力集 中对正常 回采 可能产生影响 。 在采动影响下 ， 厚层坚硬砂 岩顶板 岩层 的活动就 会使得煤层的大量 弹性 能不 断的积聚 与释放 ， 大 了 增
２ ３上 ０ ． ４ ２工作面为孤 岛工作面 ， 于二采区 ， 位 开 采 ３上煤层 ， 标高 … ９ ３ １ 埋藏较浅 ， ２４ ９ ｍ， 因而采用
常规矿压监测配合钻屑法进 行冲击危险性 的监测预报
工作 。 ３ １ 常规 冲 击 地 压 观 测 ．
，收 稿 日期 ：０ ０—１ ２ ２１ ２— ７
东瞧晨 舛技
２１年 期 ０１ 第４
孤 岛工 作 面 冲 击 危 险 性 分 析 及 防 治研 究
煤矿冲击地压产生机理及防治措施探讨
煤矿冲击地压产生机理及防治措施探讨煤矿是我国能源的重要组成部分，但是在煤矿生产中，由于地质条件和采煤方法等因素的影响，常常会发生地质灾害，其中包括煤矿冲击地压。
煤矿冲击地压是指在采满煤柱的区域，由于矿压力的突然释放，导致地质体瞬间塌陷、压缩和位移，从而造成地面上发生一系列的灾害事故。
因此，煤矿冲击地压的产生机理以及防治措施探讨对于煤矿安全生产至关重要。
（一）地质因素地质条件是煤炭资源的基础，同时也是煤矿冲击地压产生的主要因素之一。
煤矿冲击地压通常发生在煤岩体的软弱带、断层、褶皱带等地质结构部位。
在这些地质结构部位，由于煤柱受到巨大的压力作用，使得矿压积累，当积累到一定程度时，地质结构体发生破坏和变形，导致煤矿冲击地压的发生。
（二）采煤方法采煤方法也是煤矿冲击地压产生的重要因素之一。
对于不同的采煤方法，其采动方式和煤体破坏方式均存在一定的差异。
其中，煤柱采矿法是煤矿冲击地压最易发生的采煤方法之一，由于其采动方式、井柱宽度等因素的限制，使得煤柱受到巨大的压力作用，从而导致煤矿冲击地压的发生。
（三）工作面布置煤矿冲击地压还与工作面的布置有关。
通常，如果工作面太长或太宽，或者在工作面中间未采煤或间隔布置了煤柱，则容易导致矿压积累和集中，从而增加煤矿冲击地压的发生可能性。
（四）煤层中的水煤层中的水也是产生煤矿冲击地压的原因之一。
在地下煤矿中，煤层中的水一般由井下开采附近地表水源所提供，其中含有大量的溶解气体，这些气体一旦释放会导致地层空隙变小，煤体膨胀，从而增大了煤矿冲击地压的危险性。
选取合理的采煤方法是预防煤矿冲击地压的有效措施之一。
具体采取的采煤方法应根据不同煤层的地质特点和采矿条件进行合理选择。
比如，对于不可避免采用煤柱采矿法的煤矿，应采用旋转式采煤机并加大支护力度等措施减小矿压的分布，从而有效预防煤矿冲击地压的发生。
（二）加强工作面及煤柱的支护加强工作面及煤柱的支护也是防治煤矿冲击地压的重要措施之一。
孤岛煤柱安全风险辩识评估
孤岛煤柱安全风险辩识评估随着煤矿开采深度的增加，煤矿各种“孤岛”采场中，有大量的全部区段回采结束后留下的采区煤柱类“孤岛”采场。
做好孤岛煤柱的开采工作，对提高矿井煤炭资源回采率、延长矿井服务年限、提高矿井经济效益和社会效益，具有深远的现实意义。
1孤岛煤柱冲击地压危险性分析孤岛煤柱高应力导致的冲击地压的灾害性破坏越来越严重，怎样解决这一问题，成为现今孤岛煤柱开采的重要话题。
进行孤岛煤柱的安全开采，能够有效释放下层煤层所形成的高应力或聚集高能量，对下层煤层的安全回采起到卸压或释放能量的作用，能够保证煤柱开采的安全性，并有效利用资源，避免资源的浪费。
上层煤层的安全回采工作，对下层煤层的安全回采工作有着重要的影响，所以，对孤岛煤柱冲击地压危险性的评价显得极为迫切。
孤岛煤柱承受着来自顶板的压应力。
在坚硬顶底板的夹持作用下，煤岩系统承受较高应力和积聚大量能量，使得煤柱处于高应力状态。
脆性材料的煤岩体的显著特点是非均质性、弹脆塑性、各向异性和不连续性。
然而，当煤岩系统之间因受到极限压应力而在弱面、层理间产生的推力仍然小于其阻力时，系统就会呈现出“压坏”的状态而不是由于滑移而产生的失稳破坏，即所说的脆性破坏。
随着孤岛工作面的安全推采，煤柱宽度不断减小，煤柱所承受的支撑压力因相互叠加而造成应力的进一步升高，煤柱逐步进入高应力区域甚至是极限应力区。
如果煤岩系统相互衔接比较充分（即煤岩层弱面等节理间相互摩擦比较大），煤岩体系统承受的极限应力超过脆性介质的临界强度时，系统发生脆性破坏，即压垮型冲击地压。
由于孤岛面的周边采空，煤壁边缘处于自由面状态，边界条件限制较少。
当顶板压力增大时，由压应力所产生的推力大于煤岩弱面间的阻力时，煤岩体就会沿弱面（裂隙）发生滑移。
也就是说，煤岩系统处于一个应力集中和能量积聚的过程中，系统还没有来得及发生脆性破坏时，已经满足了发生滑移破坏的条件。
在滑移过程中，滑移面上的剪应力不断出现急剧增大或减小，造成煤岩之间接触面的性质发生变化。
冲击地压危险性的宏观评价方法在“孤岛”工作面的应用
前， 就必 须作 出 冲击 地压 危 险性 评 价报 告 ， 制 订 防 并 治措 施 ， 然后 进 行 严 格 审 查 修 ， 得 良好 效 果 。 取
压 的主要 因素 ， 用 模 糊 数 学 方 法 ， 采 动 应 力和 采 以 煤 层 冲击倾 向性 为 主要 指 标 ， 冲击 地 压 发 生 可能 对 性 进 行评 级 ， 价 指标 见 表 ２ 其 基 本 内容 和 步 骤 ： 评 ，
作者简 介 ： 于正兴 （９ ９ ） 男， １７ 一 ， 山东青 岛人， 现为北 京科
在具 有 冲击倾 向性 煤 层 条 件 下 ， 冲击 地 压 的早 期 防 治方 法 有 开 采 保 护 层 Ｊ开 采 判 定 法 Ｊ综 合 指 数 、 、 法 和计 算机 数值 模 拟法 等 。 卜
笔 者 在 冲击地 压 防治 理论 研 究 和工 程 总结 的基
采 矿技 术 因素对 冲击 地压 的影 响程 度及 冲击 地压 危 险 状态 等级 评价 的指 数 。综合 指 数 法对 冲击 地压 的
岛” 工作 面 为例 ， 运用该 方 法进 行评 价 ， 结果 表 明 ， 工作 面冲 击地 压 的危 险指 数 为 ０ ７ ， 击地 压 发 生 的 ．４ 冲
可 能性 指数 为 ０９ ７ 能够发 生冲 击地 压 。评价 结 果为 回采 工作 面提 前 采 取 卸压 措 施提 供 了可 靠依 据 ， ．７ ，
弱 冲击
深部厚煤层大孤岛煤柱工作面冲击危险性评价研究
４． 工作面 推采 期 间危 险性 评价 ２ （） １ 初采 期 间 。
图 １ 工作 面位 置示 意 图
整 体 冲 击 危 险 性 不 大 ， 在 东 一 面 上 回风 顺 槽 与 切 眼交 界 处 但 （ 中Ｂ区域 ） 在 冲 击 危 险性 ， 要 采 取 局 部 卸 压 措 施 。 图５ 存 需 （） ２ 初放 期 间 。
摘 要： 围绕深部 厚煤 层大孤 岛煤 柱布 置工作 面所 面临的冲 击危险性 问题 ， 对开 采环境 地应 力 ， 采方 式． 开 工作 面及巷道 布置 方式和巷 道支 护技 术等方 面进行 了分析和研 究 。 根据 同类采面工作 面超前和 佣向支承压 力变化规 律 。 以实际地 质条件和煤柱 工作面环境 为背景 ， 进 行 了冲击地 压危险 区域 的划分 ， 最终建立 了 各庄煤 矿深 部厚煤 层大孤 岛３ ｉ ｖ作 面冲击地 压危险 性评价体 系， 赵 １， ｉ 为安 全开采提供 了可 靠
层运 动 已经 稳 定 ， 要 在 采 空 区 边 缘 和 过 断 层 时 形 成 局 部 高 应 力 主
场 。 图４ 示 。 如 所
随 着 煤柱 开 采 ， 开采 动态 应 力 伴 随 工 作面 推 进 而 移 动 ， 在轨 道 顺槽 区域 超 前 一 定 范 围 内形 成 高支 承 压 力 ， 超 前 支 承 压 力的 明 在 显影 响 范 围 内会 积 聚 高能 量 的变 形 能 ， 可 能 在 轨 道 顺 槽 内发 生 有
击 危 险 程 度 随 工 作 面 逐 渐 逼 近 程 度 而 有 所 不 同 ， 般 采 取 长 时 监 一
依据 。
关键 词 ： 深部 厚煤层 大孤 岛 冲击地压 煤柱 评价 中 图分 类 号 ： Ｄ Ｔ ３３ ５ 文 献 标 识 码 ： Ａ
孤岛煤柱开采的安全性论证与优化实践
Ｓａｆｅｔｙ ｄｅｍ ｏｎｓｔｒａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｏｐｔｉｍ ｉｚａｔｉｏｎ Ｐｒａｃｔｉｃｅ ｏｆ ｉｓｏｌａｔｅｄ ｃｏａｌ ｐｉｌｌａｒ ｍｉｎｉｎｇ Ｃａｉ Ｘｉａｏ－ｄｏｎｇ Ｗ ａｎｇ Ｙｉｎｇ
（Ｚａｏｚｈｕａｎｇ ｍｉｎｉｎｇ ｉｎｄｕｓｔｒｙ（Ｇｒｏｕｐ）Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｓｈａｎｄｏｎｇ Ｚａｏｚｈｕａｎｇ ２７７０００）
柴里 煤 矿经 过 ５０多 年 的开 采 ，煤炭 资 源 已濒 边采空区及切眼外侧二龙 岗断层 （ ７０。 Ｈ＝８０ ｍ ）
临枯竭 ，特别是 主采煤层 ３煤 可利用 的资源开采 条 影响 ，应力集 中、巷道 压力大 、顶 板破碎 、巷 道维
件差 。现 开采地点 的大多为煤层 较薄 区域 、残 留煤 护 困难 。工 作 面 上 方 有 ２３上６０３北 轨 道 巷 、２３４１０
面 内共 有 ６条断层 。该 工作 面属于孤 岛开采 ，受周 分析 ，得 出整体无 冲击危 险的结论 。
收 稿 日期 ２０１６－０３—２８
作者简介 蔡晓东 （１９６２．），男，汉族，高工，防城港人，学
士学位 ，从事煤矿地质 工作 。
（３）老 巷泄 压 ：因本工 作 面南 北两 侧 均为 采 空 区 ， 西部邻 近二龙 岗断层 ，属于孤 岛工作 面 ，可
２０１６年第 ７期
娃茬斜技
５７
孤 岛煤柱开 采的安全性 论证 与优化 实践
蔡 晓东 汪 鹰
（枣庄矿 业 （集 团 ）有 限责任公 司 ，山东 枣庄 ２７７０００）
摘 要 柴里煤矿 成功安全进行 了孤 岛煤柱 ２３６０３北综放 工作面一次采放全煤厚的 实践 。在工作 面设计前进行 大量的技 术
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｓｕｃｃｅｓｓ ｐｒａｃｔｉｃｅ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏａｌ ｐｉｌｌａｒ ２３６０３ Ｎｏｒｔｈ ｆｕｌｌｙ ｍ ｅｃｈａｎｉｚｅｄ ｔｏｐ ｃｏａｌ ｃａｖｉｎｇ ｆａｃｅ ｉｎ ＣＨａｉＬｉ ｃｏａｌ ｍｉｎｅ ，ｂｅｆｏｒｅ ｄｅｓｉｇｎｉｎｇ ｔｈｅ ｗｏｒｋｉｎｇ ｆａｃｅ ，ａ ｓｕｂｓｔａｎｔｉａｌ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｂａｓｅ ｗｏｒｋ ｗｅｒｅ ｄｏｎｅ，ｗｈｉｃｈ ｆｏｃｕｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｍｉｎｉｎｇ ｗｏｒｋｉｎｇ ｆａｃｅ ｓａｆｅｔｙ ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ａｒｇｕｍ ｅｎｔａｔｉｏｎ，ｍ ｉｎｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｐａｔｈｗａｙ ａｎａｌｙｓｉｓ， ｔｈｅ ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ｍｅａｓｕｒｅｓ ｆｏｒ ｍｉｎｉｎｇ ｗｅｒｅ ｐｕｔ ｆｏｒｗａｒｄ，ｗｈｉｃｈ ｈａｖｅ ｖｅｒｙ ｇｏｏｄ ｇｕｉｄａｎｃｅ ｆ ｏ ｒ ｏｔｈｅｒ ｓｉｍ ｉｌａｒ ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ｏｆ ｗ ｏｒｋｉｎｇ ｆａｃｅ ｌａｙｏｕｔ ａｎｄ ｅｘｐｌｏｉｔａｔｉｏｎ ａｎｄ ｕｓｅ ｆｏｒ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｉｓｌａｎｄ ｃｏａｌ ｐｉｌｌａｒ ｓａｆｅｔｙ ｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｉｏｎ ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ
6.煤矿安全规程规定冲击地压煤层开采弧岛煤柱的防冲安全开采论
6.煤矿安全规程规定冲击地压煤层开采弧岛煤柱的防冲安全开采论规程条文(一)开采冲击地压煤层时，在应力集中区内不得布置2个工作面同时进行采掘作业。
2个掘进工作面之间的距离小于150m时，采煤工作面与掘进工作面之间的距离小于350m时，2个采煤工作面之间的距离小于500m时，必须停止其中一个工作面。
相邻矿井、相邻采区之间应当避免开采相互影响。
(二)开拓巷道不得布置在严重冲击地压煤层中，永久硐室不得布置在冲击地压煤层中。
煤层巷道与硐室布置不应留底煤，如果留有底煤必须采取底板预卸压措施。
(三)严重冲击地压厚煤层中的巷道应当布置在应力集中区外。
双巷掘进时2条平行巷道在时间、空间上应当避免相互影响。
(四)冲击地压煤层应当严格按顺序开采，不得留孤岛煤柱。
在采空区内不得留有煤柱，如果必须在采空区内留煤柱时，应当进行论证，报企业技术负责人审批，并将煤柱的位置、尺寸以及影响范围标在采掘工程平面图上。
开采孤岛煤柱的，应当进行防冲安全开采论证;严重冲击地压矿井不得开采孤岛煤柱。
(五)对冲击地压煤层，应当根据顶底板岩性适当加大掘进巷道宽度。
应当优先选择无煤柱护巷工艺，采用大煤柱护巷时应当避开应力集中区，严禁留大煤柱影响邻近层开采。
巷道严禁采用刚性支护。
(六)采用垮落法管理顶板时，支架(柱)应当有足够的支护强度，采空区中所有支柱必须回净。
(七)冲击地压煤层掘进工作面临近大型地质构造、采空区、其他应力集中区时，必须制定专项措施。
执行说明(一)应力是发生冲击地压的必要条件，采掘活动将导致煤(岩)体的应力分布发生改变，应力集中程度增加。
(二)在集中应力影响范围内，若布置2个工作面同时回采或掘进会使2个工作面的支承压力呈叠加状态，其值成倍增长，极易诱发冲击地压。
因此，为避免冲击地压煤层的采、掘工作面在时间、空间上的相互干扰影响，工作面之间应留有足够的采掘错距。
（三）在双巷同时掘进时，为避免两条平行巷道在时间、空间上的相互干扰影响，双巷之间的前后错距应大于150m。
孤岛煤柱防治冲击地压技术实践
（） ３ 工作面煤壁上 、 下两隅角 ， Ｄ区域 。 即 （） ４ 回风Ｊ 槽两 拐角处 ， Ｅ区域 。 『 颐 即 （） ５ 工作面初次来压和周期来压期 间 。
４ 综 合 防 治 方 案及 实施
１ｍ正断层 ， ０ 运输顺 槽靠 近 Ｆ 断层 ， ４ 落差 Ｈ＝３ｍ， ０ 边切 眼
以北 靠近 ２ １Ｅ工作面采空 区 ， ２６ 受构造残余 应力 和工作面 超 前支承压力影响 ， —２煤柱 两顺槽容 易出现应力 集 中， ４ 构成 潜在 的冲击危 险。
维普资讯
２６ ０ 年第３ ０ 期
童瞧晨 舛技
２ ９
孤 岛 爆 往
冲 击 沾 压 丝 朱 雾 践
王志强 刘富道 王延 国
山东泰山能源股份 有限公 司协庄煤矿
摘
要
该 文根据孤 岛煤柱 开采地质条件和开采技术条 件， 综合 分析评 价其 冲击危 险性 ， 圈定冲 击危 险 区域 ， 制定 综合 防治
２ 煤 层 顶 、 板 物 理 力学 性 质 （ ２ 底 表 ）
二层煤 硬度 ｆ． １ ５—２ 属复 杂煤层 结构 ， ， 以亮 煤 为主 ， 属
半亮型煤 ， 煤层 自然含水 率为 １９ ％。 ．６ 直接 顶 为 砂 质 页岩 ， 度 １ 基本 顶 为 中砂 岩 ， 度 厚 ｍ， 厚
１ｍ， 质 胶 结 硬 度 大 。 直 接底 为 砂 质 页 岩 ， 度 １ 老 底 为 ５ 钙 厚 ｍ，
＝
的初次来 压、 周期来压 ， 形成高应力迭 加 ， 剧了工作 面及两 加
３ｍ。工作 面下伏 四层煤 已开采 ， ０ 局部开 采不充分 ， 留有煤 ４—２ 煤柱工作面走 向长 ３０ 倾斜长 ２ ０ 二层煤 平均 ０ｍ， １ｍ，
煤柱工作面冲击地压防治浅析
TECHNOLOGY AND INFORMATION科学与信息化2023年6月下 97煤柱工作面冲击地压防治浅析褚衍伟 刘强枣庄大兴矿业有限责任公司 山东 枣庄 277319摘 要 煤柱工作面是矿区内受保护的煤柱或开采期间产生的不规则断面煤柱，可回收煤柱，提高资源回收率，但会给冲击地压的防治带来一定困难。
基于此，本文以大兴矿业有限公司的东302煤柱工作面为例浅析冲击地压的防治措施。
该工作面被评估为中等冲击风险。
在开采期间，采用了顶板深孔爆破预裂、超前预卸压、回采速度控制、底煤爆破卸压、微震监测和先进单元支架等措施。
应用结果表明，所采取的防治措施有利于回采工作面，为今后的煤柱回采工作面提供了宝贵的经验。
关键词 冲击地压防治；控制回采速度；加强支护；技术可靠Analysis of Prevention and Control of Impact Ground Pressure on Working Face of Coal Columns Chu Yan-wei, Liu QiangZaozhuang Daxing Mining Co., Ltd., Zaozhuang 277319, Shandong Province, ChinaAbstract The working surface of the coal column is the protected coal column in the mining area or the irregular section coal column caused during the mining period. The coal column can be recovered to increase the resource recovery rate, but it brings certain difficulties to the prevention and control of impact ground pressure. Based on this condition, the East 302 coal column working face of Daxing Mining Co., Ltd. is taken as the example in this paper to analyze the prevention and control measures of impact ground pressure. This working face is evaluated as a medium impact risk. During the mining period, the roof deep hole blasting precracking, advanced pre-unloading pressure, control of extraction speed, bottom coal blasting unloading pressure, microseismic monitoring and advanced unit brackets are used. The application results show that, the prevention and control measures adopted are conducive for the extraction of the working face and provide valuable experience for the extracting working face of the coal column in the future.Key words prevention and control of impact ground pressure; control the extraction speed; strengthening support; technical reliability前言枣庄大兴矿业有限责任公司隶属于山东泉兴能源集团有限公司，矿井位于峄城区古邵镇，井田面积5.9546km²。
无冲击地压矿井孤岛工作面预防冲击地压安全防范措施探讨
无冲击地压矿井孤岛工作面预防冲击地压安全防范措施探讨摘要：恒晋煤业为无冲击地压矿井，9205工作面为孤岛工作面，工作面准备期间，受邻近采空影响，巷道存在一定的变形、涨帮、底鼓等破坏现象，矿井制定了针对性的预防冲击地压措施，避免了高强度变形破坏及冲击地压现象发生，实现了工作面快速准备及安全生产关键词：孤岛工作面冲击地压安全措施皖北煤电恒晋煤业有限责任公司位于临汾市尧都区，主采9+10#煤层，采用综合机械化放顶煤开采工艺，核定生产能力120万吨/年。
该矿属低瓦斯矿井，水文地质类型为中等，矿井生产以来未发生冲击地压现象。
矿井9205工作面为西二采区最后一个综放工作面，该工作面为孤岛工作面，邻近工作面采空时间短，存在一定的地压释放影响，工作面准备及回采期间需要制定相应的预防冲击地压措施。
1 9205工作面基本概况9205工作面为9+10煤层西二采区第3个综放工作面，切眼靠近矿界保护煤柱线，两巷外侧均为采空区，机巷外侧为9203工作面采空区，风巷外侧为9105工作面采空区。
工作面倾斜宽191m，推进长度1053m，采用综合机械化放顶煤开采工艺，全部垮落法管理顶板。
2 9205工作面地质概况2.1 煤层9205工作面掘进区域9+10煤层倾角7°～12°，平均倾角9°，煤层厚度在4.56m～5.57m 之间，平均厚度4.93m，含夹矸1～3层，岩性多为泥岩，夹矸总厚度0.3～0.90m，平均厚0.65m，煤层为稳定煤层。
2.2 煤层顶底板1）煤层顶底板岩性（1）煤层顶板直接顶、老顶为浅海相石灰岩，致密坚硬，裂隙发育有小溶洞，充填有方解石脉，岩石以K2石灰岩为主，中下部含泥岩薄层，平均厚11.69m，其抗压强度平均29.6MPa，抗拉强度平均1.3MPa，属较硬难冒落顶板。
（2）煤层底板直接底为泥岩，黑色，粉砂质胶结，含大量植物根部化石，厚2.81m。
老底主要为11#煤层、泥岩、铝质泥岩、石灰岩、铝质泥岩，老底总厚约15.78m。
冲击地压与煤矿安全生产研讨
冲击地压与煤矿安全生产研讨一、造成兴阜煤矿发生冲击地压的主要原因及分析(1)兴阜煤矿冲击地压的发生，由于其特殊的地质条件和赋存状况而具有特殊性。
冲击地压地点附近存在褶曲(背斜和向斜)特殊地质构造。
(2)随着开采深度的不断增加，煤层承受上部岩层的压力越来越大，煤层本身的应力也越来越大，当巷道采掘到它下面的时候使巷道本身承受很大的应力，而发生突然的脆性破坏。
(3)有背、向斜构造，冲击地压多发生于地质构造复杂地带，地质构造对安全开采有很大的影响。
(4)工作面的采动影响随着工作面的开采，采空区上覆岩层和煤层的应力部分转移到巷道，工作面煤壁。
使工作面前方形成一个超前支撑压力区。
二、对冲击地压危险程度预测数值模拟分析模拟范围：水平方向800至0，800m：铅垂方向－115至－615，500m：包括向、背斜轴、中间层采空区。
－115以上上覆岩层压力。
P=rH=2．6×104×(250+115)×10－6=9．5MPa式中：r：2．6t/m3为上覆岩层自重;H：250+115为－155水平的垂深。
通过对冲击地压危险程度预测数值模拟分析，中间层采空区煤柱内产生应力集中现象，水平方向最大应力为25MPa，铅垂方向最大应力为32MPa，最大主应力为37MPa。
中间层采空区顶底板局部地区产生拉应力。
由于中间层采空区及其煤柱的存在，对下面太上层采空区产生了一定的影响。
采空区下面一定范围内应力有所降低，说明上部采空区对下部煤层有一定的解放作用，但作用较小，不十分明显。
中间层煤柱的存在，对下面采空区影响较大，煤柱下较大范围内应力水平增高，加大了压力。
三、对冲击地压监测监控及分析利用钻屑法和电磁辐射仪对冲击地压进行监测监控，由于兴阜煤矿特殊的地质条件，单一的监测方法能满足现实的需要，效果上看二者相互结合，互相弥补，增加了监测的准确性。
通过电磁辐射仪的监测，在背、向斜的辐射值超过安全指标，使用钻屑法进行监测数值在3．7～4．3之间，在进行打钻时出现卡钻机、夹钻杆现象，注水10分钟后引发冲击地压，60m以外人员有震感。
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冲击地压煤层孤岛煤柱安全论证方法探讨王建坤，曲柱，王闯（山东济矿集团金桥煤矿，山东济宁272000）摘要基于金桥煤矿生产实践，运用数值模拟、理论计算和实验研究等方法，从煤柱稳定性和冲击地压危险性等方面进行安全论证，探讨冲击地压煤层孤岛煤柱安全论证方法。
关键词冲击地压；孤岛煤柱；安全论证；中图分类号：TD324.1文献标志码：A文章编号：1009-0797（2018）04-0116-04Safety Demonstration of Isolated Coal-pillar in the Rock Burst SeamW ang J i ankun,Q u Zhu,W ang C huang（Shandong Ji ni ng M i ni ng G r oup J i nqi ao C oalM i ne,Shandong J i ni ng272000）Abstract:O n t he bas i s of pr act i ce of j i nqi ao coal m i ne,f r om t he as pect of coal pi l l ar s t abi l i t y and r ock bur s t haz ar d,s t udys t he s af et y of coal-pi l l ari n t he r ock bur sts eam,usi ng t he m et hod ofnum er i calsi m ul at i on and t heor et i calcal cul at i on and exper i m ent alst udy.Key words:r ock bur s t;i s l and pi l l ar;s af et y s t udy在我国，冲击地压作为一种特殊的矿压显现形式，已成为煤矿开采特别是深部开采矿井的主要灾害，严重威胁煤矿的安全生产。
由于冲击地压发生机理的复杂性，世界范围内的冲击地压问题还没有得到解决。
目前随着煤炭资源不断开采，矿井采场条件日趋复杂，不可避免出现孤岛煤柱。
孤岛煤柱作为采空区上覆岩层的主要支撑点，存在应力集中风险。
应力集中可能造成孤岛煤柱受压失稳，而对于冲击地压煤层来说，高应力有可能引发冲击地压事故[1-3]。
根据2016版《煤矿安全规程》第二百三十一条（四）规定：冲击地压煤层应当严格按顺序开采，不得留孤岛煤柱。
在采空区内不得留有煤柱，如果必须在采空区内留煤柱时，应当进行论证，报企业技术负责人审批。
孤岛煤柱安全论证目前尚未有统一、规范的方法，本文通过理论计算和数值模拟，结合工程实践，对论证方法进行了一次探讨，具有借鉴意义。
金桥煤矿3煤为弱冲击倾向性煤层，目前正在开采的1316上工作面采空区留设48m孤岛煤柱，煤柱的安全性需要论证。
本次安全论证主要内容有：①该煤柱是否能稳定承载；②该煤柱应力是否满足发生冲击地压危险条件。
1煤柱应力危险性分析1.1煤柱宽度影响因素从图1中可以看出，屈服煤柱方法容许巷道和煤柱在侧向支承压力作用下产生一定的变形，从而把大量的载荷转移到周围的实体煤中，降低自身的应力集中程度，防止大量弹性能积聚后的突然释放造成煤柱型冲击地压的发生；支撑煤柱的弹性核区较宽，能够支撑上覆岩层所施加的载荷，煤柱不易发生突然失稳破坏，应力集中程度较高，有可能引发冲击地压。
图1煤柱宽高比W/H与承载特性关系该煤柱宽高比为16，属于中高应力区，可能发生冲击地压。
1.2煤柱发生冲击的应力条件由试验所得：当煤的单向抗压强度大于R C>20M Pa时，煤体发生冲击地压破坏的最小应力水平为50M Pa；煤的单向抗压强度小于R C<16M Pa 时，煤体发生冲击地压破坏的最小应力水平为70M Pa；当煤的单向抗压强度R C=16~20M Pa时，发生冲击地压破坏的最小应力水平为50~70M Pa。
根据试验结果，金桥煤矿一采区3号煤测定的单轴抗压强度为7.16M Pa，当3号煤要发生冲击，煤体发生冲击地压破坏的最小应力水平为70M Pa。
所以确定70M Pa为发生冲击的临界压力。
116··2煤柱应力水平分析2.1数值模型的建立为判断煤柱应力水平是否达到发生冲击地压的条件，需对煤柱应力情况进行预分析，采用FLA C3D数值计算软件进行模拟分析。
基于金桥煤矿1316上工作面实际地质条件，建立采动影响下煤柱稳定性数值计算三维模型如图2所示。
模型几何尺寸为400m×500m×228m，分别对应开采煤层走向、倾向及煤岩体层面法向方向；模型建为水平煤层，煤层厚6m，模型共计含109920个网格；模型共含有16层煤岩层，煤层位于模型中下部，其上覆岩层共146m，下覆岩层共76m。
模型顶部为自由界面，以大小为7.55M Pa的均布荷载模拟模型顶部至地表岩层（厚302m）产生的自重应力；模型底面沿z轴负方向为无限煤岩体，视为位移约束边界条件，定义位移X X=0、X Y=0、X Z=0m；模型在x、y方向亦为无限煤岩体，固在模型前后、左右侧面分别定义位移X Y=0、X X=0m，模型边界条件如图3所示。
图2数值模型示意图图3模型边界条件示意图依据金桥煤矿煤岩体物理力学参数对模型材料参数赋值（见表1），运用M ohr-C oul om b弹塑性模型计算初始平衡并进行1306上工作面回采（面长60m）、1304上工作面回采（面长120m）、1316上工作面回采（面长170m），以分析采动过程中煤柱应力变化情况。
表1模型内煤岩体力学参数2.2数值模拟结果分析模型初始平衡后，先回采1306上工作面，待应力平衡后回采1304上工作面，得到1316上工作面回采前48m煤柱垂直应力云图如图4所示。
由图4可以看出，1304工作面的回采引起煤柱应力集中，垂直应力有2个峰值：最大峰值56.38M Pa，距1304上采空区6m煤壁处；第二峰值21.38M Pa距1304上采空区20m煤壁处。
图41316上工作面回采前48m煤柱应力云图1316上工作面回采235m时煤柱垂直应力云图如图5所示。
由图5可以看出，1316上工作面的回采与1304上工作面的回采引起煤柱应力集中，垂直应力有2个峰值，峰值曲线较为对称：峰值最大峰值64.83M Pa，距1316上采空区7m煤壁处；第二峰值63.94M Pa距1304上采空区7m煤壁处，从走向与倾向上看，垂直应力均在采空区中部近煤壁侧达到峰值。
覆岩名称容重kN/m3体积模量G Pa切变模量G Pa内摩擦角/°抗拉强度M Pa内聚力M Pa 中砂岩25 4.0 1.936 5.28粗砂岩25 2.7 1.633 4.27砂泥岩互层22 1.9 1.232 3.15中砂岩25 4.0 1.936 5.28粉砂岩26 3.2 2.031 6.07中砂岩25 4.0 1.936 5.28粉砂岩26 3.2 2.031 6.07中砂岩25 4.0 1.936 5.28粉砂岩26 3.2 2.031 6.07细砂岩27 3.7 2.432 6.06中砂岩25 4.0 1.936 5.28 3煤14 2.30.9301 2.3粉砂岩25 3.2 2.03167中砂岩粉砂岩粗砂岩2525254.03.22.71.92.01.63631335.264.17877117··图51316上工作面回采235m时48m煤柱应力云图监测1316上工作面未采动时、回采100m、回采150m、回采170m、回采190m、回采235m时，煤柱沿倾向上的垂直应力分布情况，得到回采过程中煤柱应力变化曲线，如图6所示。
从图中可以看出，工作面未采动时煤柱受1304上工作面回采扰动，覆岩深入煤壁断裂，并在距1304上采空区20m处受应力叠加影响形成次生峰值，距采空区30m以远区域未受采动影响，保持原岩应力14.3~14.7M Pa。
图61316上工作面回采过程中48m煤柱应力变化曲线随1316上工作面回采，煤柱垂直应力逐渐增大，且在2个采空区中部煤壁前方形成2个峰值：回采100m时距1316上采空区6m煤壁处应力峰值为49.27M Pa，距1304上采空区6m煤壁处应力峰值为54.91M Pa；回采150m时距1316上采空区6m煤壁处应力峰值为55.46M Pa，距1304上采空区6m煤壁处应力峰值为58.08M Pa；回采170m时距1316上采空区6m煤壁处应力峰值为57.61M Pa，距1304上采空区6m煤壁处应力峰值为59.58M Pa，此时工作面见方来压，工作面两巷超前段支承压力显现明显；回采190m时距1316上采空区7m煤壁处应力峰值为59.5M Pa，距1304上采空区6m煤壁处应力峰值为60.97M Pa；回采190m时距1316上采空区7m煤壁处应力峰值为64.83M Pa，距1304上采空区7m 煤壁处应力峰值为63.94M Pa。
工作面回采235m时垂直应力达到最大，且1316上采空区煤壁侧垂直应力峰值首次大于1304上采空区煤壁侧垂直应力，此为1316上采空区与1306上采空区覆岩联动达到最大跨度，形成二次见方，煤柱最大应力64.83M Pa未达到70M Pa，不会发生冲击地压危险。
3煤柱稳定性论证3.1理论分析根据极限平衡理论，煤柱两侧存在破碎区,如果煤柱过窄,煤柱中心将没有完整的煤层,煤柱内部均为破碎区和塑性区,其稳定性和承载能力极低,并且锚杆全长处于破碎围岩中，锚杆无着力基础,使锚固力减小,锚杆的支护作用降低，不能保持煤柱的稳定。
因此煤柱稳定的关键是煤柱中心要有一定尺寸的稳定核区,即比较完整,裂隙不太发育，强度比较大的核心区煤层,即煤柱稳定核区。
目前常用的煤柱稳定性设计方法有极限平衡理论以及经验公式法。
在高应力区域，不但要考虑煤柱的塑性破坏，还要满足核区率稳定要求[4-5]。
ρ=W-2RW={0.65软煤,0.85中硬煤,0.9硬煤}（1）式中：R为煤柱屈服区宽度，ρ为核区率。
3.2计算根据数值模拟计算结果，煤柱两侧屈服宽度分别为6m、7m，将W=48公式代入（2）中求得：ρ=0. 73，金桥煤矿一采区3煤为软煤，因此符合要求。
1316上工作面与1304上工作面之间煤柱能够稳定承载，不会失稳。
4结论（1）煤层发生冲击地压的应力水平跟单轴抗压强度密切相关，应及时进行试验，取得准确数据。
（2）通过数值模拟方法，能够大致判断煤柱的应力水平值。
通过模拟发现1316上工作面回采235m时，煤柱达到最高应力水平64.83M Pa，与1316上与1306上采空区覆岩联动形成二次见方位置较为吻合。