【摘 要】
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目前,针对矿井采空区积水的防治手段主要是留设防水煤柱,而留设合理的防水煤柱尺寸需要根据工作面煤层赋存条件及开采条件、工作面积水压力等实际情况而定,如果防水煤柱宽度留设过宽,会浪费很多煤炭资源,留设宽度过窄,会引发安全问题,影响矿井的正常生产,因此开展积水采空区防水煤柱合理留设研究,是十分必要的。本文基于崔家沟煤矿2305综放工作面采矿地质条件,采用现场调研、实验室试验、理论分析、数值模拟、现场实测
【基金项目】
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国家自然科学基金青年基金项目资助（51304199）; 煤炭资源与安全开采国家重点实验室自主研究课题（SKLCRSM13X08）
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目前,针对矿井采空区积水的防治手段主要是留设防水煤柱,而留设合理的防水煤柱尺寸需要根据工作面煤层赋存条件及开采条件、工作面积水压力等实际情况而定,如果防水煤柱宽度留设过宽,会浪费很多煤炭资源,留设宽度过窄,会引发安全问题,影响矿井的正常生产,因此开展积水采空区防水煤柱合理留设研究,是十分必要的。本文基于崔家沟煤矿2305综放工作面采矿地质条件,采用现场调研、实验室试验、理论分析、数值模拟、现场实测相结合的综合研究方法,对崔家沟煤矿积水采空区相邻工作面防水煤柱的合理留设尺寸进行研究。本文主要研究成果如下:（1）对崔家沟煤矿采矿地质条件进行总结分析,并对2305综放工作面煤岩物理力学参数进行测试,得到4-2#煤、中粒砂岩、粉砂岩、泥岩的单轴抗压强度平均值分别为16.63MPa、32.56MPa、39.51MPa、17.79MPa,抗拉强度平均值分别为0.94MPa、5.26MPa、7.53MPa、1.75MPa,以及不同角模角度下的抗剪强度。（2）采用经验估算法和弹性核理论计算方法,得出工作面间采动应力影响下崔家沟4-2#煤层综放工作面的煤柱宽度应大于等于27m;同时根据2303和2305综放工作面区段煤柱数值模拟结果可知,在下区段工作面回采稳定后,当煤柱尺寸大于等于27m时,塑性区破坏范围不再减小,当煤柱宽度大于等于23m时,煤柱内部的低应力区范围逐渐增大,综合分析得出在采动应力影响下崔家沟煤矿4-2#煤层综放工作面的煤柱宽度应大于等于27m。（3）根据对防水煤柱不同分区力学模型研究结果得到,采动应力及采空区积水影响下塑性区煤柱宽度为14.26m,弹性核区煤柱宽度为4.89m,水压破坏区煤柱宽度为24.68m,因此防水隔离煤柱理论宽度为44m;并采用煤矿防治水细则中防水煤柱留设公式对实际煤柱宽度进行核算,得出实际留设煤柱宽度在水平方向上满足要求,同时采用理论计算及数值模拟的方法对工作面开采过程中煤柱上方导水裂隙带高度发育情况进行了分析,得出两相邻工作面采空区上方塑性区未贯通,可有效防止2303采空区内积水。（4）根据现场直流电法探测结果表明,在工作面回风顺槽和运输顺槽顶板上方160m范围内岩层分布均有2处低阻异常区,且煤层上覆延安组、直罗组地层富水性整体较弱;瞬变电磁法探测结果表明,测点位置460～620m、670～820m、960～1020m、1060～1180m段受采空区积水影响,影响深度在5～15m之间,煤柱整体完整性较好。该论文有图69幅,表16个,参考文献96篇。
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