張 杰，白文勇，王 斌，吳建軍，何義峰，康小杰

(1.西安科技大學(xué) 能源學(xué)院，陜西 西安 710054；2.西安科技大學(xué) 西部礦井開(kāi)采及災(zāi)害防治教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西 西安710054；3.山西大同大學(xué) 煤炭工程學(xué)院，山西 大同 037000)

0 引 言

煤柱留設(shè)作為傳統(tǒng)的護(hù)巷方法，在礦井生產(chǎn)中廣泛使用，但往往因煤柱寬度留設(shè)不合理導(dǎo)致煤柱損失高達(dá)10%～30%[1]。淺埋煤層工作面回采巷道多采用雙巷布置，其巷間煤柱留設(shè)寬度為8～25 m[2]。張杰等通過(guò)對(duì)南梁礦淺埋煤層工作面20 m區(qū)段煤柱現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)力監(jiān)測(cè)結(jié)果分析得到，在回采過(guò)程中該區(qū)段煤柱應(yīng)力變化不明顯，未達(dá)到破壞強(qiáng)度，煤柱留設(shè)寬度具有一定優(yōu)化空間[3]。孤島工作面因受到不同方向支承壓力的迭加，應(yīng)力更加集中，礦壓顯現(xiàn)明顯，而淺埋煤層工作面具有“埋藏淺，壓力大”的特點(diǎn)[4]，在兩者共同作用下進(jìn)一步加劇了工作面礦壓顯現(xiàn)，常在回采過(guò)程中工作面及回采巷道附近出現(xiàn)應(yīng)力集中程度大、頂板運(yùn)動(dòng)劇烈，容易片幫、巷道變形較大等一系列現(xiàn)象，而孤島工作面區(qū)段煤柱不僅需要為上區(qū)段回采服務(wù)，還需要為本區(qū)段回采服務(wù)，其受采動(dòng)及相鄰采空區(qū)殘余應(yīng)力影響，相較于常規(guī)煤柱壓力顯現(xiàn)更為明顯[5-6]。因此，合理的區(qū)段煤柱尺寸是維護(hù)淺埋煤層孤島工作面回采巷道穩(wěn)定的關(guān)鍵，也是指導(dǎo)工作面安全高效產(chǎn)出的重要保障，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義[7-9]。在結(jié)合現(xiàn)有煤柱留設(shè)理論[10-15]基礎(chǔ)上，深入分析淺埋煤層孤島工作面在采掘活動(dòng)期間覆巖結(jié)構(gòu)演變，區(qū)段煤柱內(nèi)應(yīng)力的動(dòng)態(tài)效應(yīng)以及其對(duì)巷道維護(hù)的影響規(guī)律，優(yōu)化區(qū)段煤柱寬度。

1 工程概況

南梁礦30101-1工作面地面位于南梁礦井田西南角、小則溝北側(cè)、小蒜溝煤礦東側(cè)。30101-1工作面井下位于3-1煤層中央回風(fēng)大巷西側(cè)，30101工作面南側(cè)，3-1煤層治理區(qū)北側(cè)(治理區(qū)已開(kāi)采)。當(dāng)3-1煤層30101工作面回采結(jié)束后，就使得相鄰30101-1工作面形成了孤島工作面，工作面布置如圖1所示。

圖1 區(qū)域平面Fig.1 Panel layout

30101工作面以及相鄰30101-1工作面賦存條件變化不大，平均埋深120 m，工作面煤層厚度1.8～2.03 m，平均厚度2 m，傾角1°～3°，工作面傾向長(zhǎng)度為150 m，采用綜合機(jī)械化工藝回采，采區(qū)工作面回采巷道布置方式為雙巷布置，地層綜合柱狀圖如圖2所示。

圖2 地層綜合柱狀圖Fig.2 Comprehensive stratigraphic histogram

2 區(qū)段煤柱覆巖結(jié)構(gòu)及應(yīng)力演變特征

2.1 區(qū)段煤柱覆巖結(jié)構(gòu)演變特征

保證巷道圍巖及煤柱穩(wěn)定必須以分析整個(gè)采掘活動(dòng)期間覆巖運(yùn)動(dòng)與礦山壓力顯現(xiàn)關(guān)系為前提[16]。整個(gè)采掘活動(dòng)期間，區(qū)段煤柱上方圍巖結(jié)構(gòu)變形主要發(fā)生在雙巷掘進(jìn)期、上區(qū)段回采期、本區(qū)段回采期，各時(shí)期上覆巖層運(yùn)動(dòng)特征有所不同。

2.1.1 雙巷掘進(jìn)期(內(nèi)層人工支護(hù)圍巖小結(jié)構(gòu)的形成期)

根據(jù)南梁礦現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)實(shí)際生產(chǎn)情況分析可知，工作面30101-1上覆巖體大結(jié)構(gòu)在巷道掘進(jìn)前巷道外部力學(xué)環(huán)境沒(méi)有發(fā)生大的變化，巷道圍巖沒(méi)有受到開(kāi)采擾動(dòng)。在回采巷道掘進(jìn)階段，由于掘進(jìn)活動(dòng)發(fā)生在遠(yuǎn)離大結(jié)構(gòu)的下方煤體中，因此，掘進(jìn)活動(dòng)對(duì)上覆巖層的擾動(dòng)未能對(duì)大結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。在此階段，回采巷道圍巖變形的主要原因是由于回采巷道掘進(jìn)后引起圍巖應(yīng)力重新分布所導(dǎo)致的。采掘活動(dòng)引起的應(yīng)力重新分布主要發(fā)生在淺部圍巖巷道內(nèi)，在大結(jié)構(gòu)下，巷內(nèi)支護(hù)、區(qū)段煤柱構(gòu)成新掘進(jìn)圍巖支護(hù)小結(jié)構(gòu)，以適應(yīng)新的力學(xué)環(huán)境和頂板運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的載荷變化，結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3 掘進(jìn)后區(qū)段煤柱與上覆巖體結(jié)構(gòu)Fig.3 Structure between section coal pillar and overlying rock mass after tunnelling

因此，此階段區(qū)段煤柱力學(xué)參數(shù)及設(shè)計(jì)寬度是減小直接頂在該時(shí)期應(yīng)力活動(dòng)時(shí)間，適應(yīng)外層結(jié)構(gòu)力學(xué)變化的主要因素。

2.1.2 上區(qū)段回采期(外層直角三角板大結(jié)構(gòu)形成期)

上區(qū)段回采對(duì)本區(qū)段回采巷道上方側(cè)向巖層的影響主要發(fā)生在采動(dòng)后上區(qū)段采空區(qū)靠近本區(qū)段煤柱(邊緣區(qū))上覆巖層的運(yùn)動(dòng)。該階段前期，本區(qū)段煤柱(邊緣區(qū))上覆各巖梁自下而上以回轉(zhuǎn)下沉為主，此階段前期老頂來(lái)壓強(qiáng)度相對(duì)較小。階段后期，隨著工作面持續(xù)推進(jìn)老頂巖層發(fā)生周期破斷，巖塊A在回轉(zhuǎn)力矩m和m′的共同作用下向上區(qū)段采空區(qū)發(fā)生一定程度的回轉(zhuǎn)下沉，巖塊B向上區(qū)段采空區(qū)發(fā)生較大程度的回轉(zhuǎn)下沉，這種結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)和圍巖的不穩(wěn)定狀態(tài)將造成巷道圍巖應(yīng)力的再次重新分布，致使大結(jié)構(gòu)形成較穩(wěn)定的三角板結(jié)構(gòu)[17-18]。因此，在此階段區(qū)段煤柱需要承載來(lái)自直接頂?shù)妮d荷及懸臂部分巖塊的載荷，煤柱垂直應(yīng)力呈單側(cè)“單峰”分布，如圖4所示。

圖4 上區(qū)段回采后區(qū)段煤柱與上覆巖體結(jié)構(gòu)Fig.4 Structure between section coal pillar and overlying rock mass after previous working face mining

2.1.3 本區(qū)段開(kāi)采期(外層對(duì)稱三角板大結(jié)構(gòu)形成期)

由于老頂巖塊破斷發(fā)生在回采工作面采空區(qū)內(nèi)，此處區(qū)段煤柱及回采巷道均處于本區(qū)段工作面后方。老頂巖層破斷后長(zhǎng)邊破斷線直接與原有關(guān)鍵塊溝通，巖塊A在回轉(zhuǎn)力矩m和m′共同作用下向本區(qū)段發(fā)生較大程度回轉(zhuǎn)下沉，巖塊B向本區(qū)段發(fā)生一定程度回轉(zhuǎn)下沉。因此，區(qū)段煤柱需要承載來(lái)自直接頂?shù)妮d荷、上區(qū)段懸臂部分的靜態(tài)載荷以及本區(qū)段工作面后方老頂破斷產(chǎn)生的動(dòng)態(tài)載荷，煤柱垂直應(yīng)力受兩側(cè)工作面回采影響支承應(yīng)力發(fā)生疊加呈“雙峰”分布，如圖5所示。

圖5 本區(qū)段回采后區(qū)段煤柱與上覆巖體結(jié)構(gòu)Fig.5 Structure between section coal pillar and overlying rock mass after the face mining

上述3個(gè)時(shí)期中，掘巷和回采時(shí)期的巷道圍巖應(yīng)力來(lái)源不同。巷道掘進(jìn)時(shí)期圍巖應(yīng)力集中是處于小范圍的，而在區(qū)段回采時(shí)期巷道圍巖應(yīng)力集中主要來(lái)自于上覆巖層破斷后外部力學(xué)環(huán)境的變化，其影響程度遠(yuǎn)大于巷道掘進(jìn)時(shí)期引起的圍巖應(yīng)力集中和重新分布，但是由于覆巖結(jié)構(gòu)中各巖塊間的支承條件并沒(méi)有發(fā)生改變，因此其仍會(huì)保持隨機(jī)的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，不同的則是巖塊之間的受力情況發(fā)生改變。

因此，只要煤柱留設(shè)及支護(hù)參數(shù)合理，巷道淺部圍巖將會(huì)形成穩(wěn)定的小結(jié)構(gòu)，保證其在采掘活動(dòng)期間不會(huì)受到破壞。

2.2 不同尺寸區(qū)段煤柱支承壓力演化特征

從巖梁中部破壞開(kāi)始到巖塊沉降運(yùn)動(dòng)結(jié)束，覆巖運(yùn)動(dòng)在工作面傾向方向和走向方向在時(shí)間上是同步的，故在這2個(gè)方向上上覆巖層運(yùn)動(dòng)所造成的支承壓力顯現(xiàn)和運(yùn)動(dòng)規(guī)律也是同步的。隨著工作面的推進(jìn)，臨近煤層支承壓力的分布在開(kāi)采強(qiáng)度及煤層強(qiáng)度相異的條件下大致可劃分為3種，單一彈性分布(a)、開(kāi)始出現(xiàn)塑性區(qū)破壞的分布(b)以及破壞深入煤壁內(nèi)部而出現(xiàn)的有明顯內(nèi)、外應(yīng)力場(chǎng)的分布(c)，如圖6所示。

圖6 不同階段支撐壓力分布Fig.6 Support pressure distribution in different stages

當(dāng)煤柱兩側(cè)均為采空區(qū)時(shí)，煤柱出現(xiàn)對(duì)稱的應(yīng)力區(qū)變化，可根據(jù)煤柱應(yīng)力變化大小將煤柱由外之內(nèi)劃分為3個(gè)應(yīng)力區(qū)：破裂區(qū)、塑性區(qū)、彈性應(yīng)力增加區(qū)，其應(yīng)力分布特征如圖7所示。

Ⅰ-破裂區(qū)；Ⅱ-塑性區(qū)；Ⅲ-彈性應(yīng)力增加區(qū)圖7 區(qū)段煤柱內(nèi)部應(yīng)力分布特征Fig.7 Stress distribution characteristics in section coal pillar

區(qū)段煤柱寬度留設(shè)不僅決定了工作面相互之間的位置關(guān)系，而且還對(duì)區(qū)段煤柱的承載能力以及穩(wěn)定性有重要的影響。由上述分析可知，隨著煤柱寬度B不斷減小，煤柱彈性區(qū)寬度也隨之不斷減小，當(dāng)煤柱留設(shè)寬度小于煤柱兩側(cè)塑性寬度之和時(shí)，即B≤2x0，煤柱不存在彈性區(qū)，其完全處于塑性不穩(wěn)定狀態(tài)。因此，煤柱中部存在一定寬度的彈性區(qū)是保證煤柱穩(wěn)定的基本條件，其寬度一般認(rèn)為至少為1～2倍煤柱高度hm。

由此可知，煤柱保持穩(wěn)定的條件是

B≥2x0+(1～2)hm

(1)

式中B為煤柱寬度，m；x0為塑性區(qū)寬度，m；hm為采高，m。

3 區(qū)段煤柱塑性區(qū)寬度計(jì)算

3.1 WILSON A H兩區(qū)約束理論

根據(jù)威爾遜煤柱理論確定煤柱內(nèi)塑性區(qū)、彈性區(qū)范圍的方法可知，煤柱應(yīng)力峰值位置作為煤柱單元彈、塑性狀態(tài)分界點(diǎn)，煤柱兩側(cè)應(yīng)力狀態(tài)在破壞包絡(luò)線外發(fā)生塑性破壞，應(yīng)力向煤柱中線區(qū)域轉(zhuǎn)移，由加載實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，煤柱高度、煤層埋深是決定區(qū)段煤柱塑性區(qū)寬度的重要參數(shù)，其三者關(guān)系表達(dá)式為[19]

x0=0.004 92H*hm

(2)

式中H*為等效埋深，m；hm為采高，平均為2 m。

30101-1工作面為淺埋煤層孤島工作面，區(qū)段煤柱不僅需要承受來(lái)自直接頂?shù)闹亓窟€需分擔(dān)采空側(cè)覆巖荷重，其煤體中應(yīng)力大于常規(guī)工作面，因此，在使用威爾遜煤柱理論計(jì)算時(shí)應(yīng)當(dāng)將載荷增加部分簡(jiǎn)化為等效采深，進(jìn)而計(jì)算煤體塑性區(qū)寬度。

(3)

式中B為區(qū)段寬度，取150 m；δ為采空區(qū)上覆巖層跨落角，65°；H為平均埋深，取120 m。

由上式可知，H*為223 m，hm為2.19 m。

3.2 極限平衡理論

極限平衡理論的基本假設(shè)是頂板、底板節(jié)理面上的剪應(yīng)力和正應(yīng)力與處于極限平衡區(qū)內(nèi)的煤柱需滿足摩爾-庫(kù)倫破壞準(zhǔn)則，忽略煤柱內(nèi)單元體側(cè)向約束應(yīng)力，塑性區(qū)寬度計(jì)算表達(dá)式為[20]

(4)

式中hm為采高，平均約2 m；H為埋深，取120 m；C為內(nèi)聚力，1.28 MPa；φ為內(nèi)摩擦角，34.2°；γ為上覆巖層平均體積力，25 kN/m3；K為回采應(yīng)力集中系數(shù)，孤島工作面K值大于常規(guī)工作面[21]，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)取2.5；錨桿對(duì)煤幫的阻力pi為0.55；λ為側(cè)壓系數(shù)，μ為泊松比，取0.29。

由式(2)和式(4)計(jì)算煤柱塑性區(qū)寬度，x0分別為2.4，3.24 m。因此，結(jié)合礦井相鄰工作面生產(chǎn)實(shí)際情況及上述2種公式理論計(jì)算結(jié)果綜合分析該區(qū)段煤柱塑性區(qū)理論計(jì)算值不小于3 m，區(qū)段煤柱臨界寬度理論計(jì)算值不小于10 m。

4 區(qū)段煤柱穩(wěn)定性數(shù)值模擬

4.1 模型建立

為進(jìn)一步分析區(qū)段煤柱破壞特征，確定不同尺寸區(qū)段煤柱穩(wěn)定性，根據(jù)南梁煤礦30101和30101-1綜采工作面實(shí)際地質(zhì)條件及主要開(kāi)采參數(shù)，采用FLAC3D5.0數(shù)值模擬軟件建立相應(yīng)計(jì)算模型，如圖8所示，模型尺寸為380 m×135 m×380 m，模型在x軸和y軸方向施加水平約束。

圖8 數(shù)值模擬模型Fig.8 Numerical simulation model

計(jì)算模型采用彈塑性本構(gòu)模型，摩爾庫(kù)倫破壞準(zhǔn)則，各巖層物理力學(xué)參數(shù)見(jiàn)表1。整個(gè)模擬過(guò)程為：建立模型→計(jì)算平衡→雙巷掘30101運(yùn)輸順槽與30101-1回風(fēng)順槽(第1次擾動(dòng))→計(jì)算平衡后回采30101工作面(第2次擾動(dòng))→計(jì)算平衡后回采30101-1工作面(第3次擾動(dòng))。

表1 巖體物理力學(xué)參數(shù)Table 1 Physical and mechanical parameters of rocks

由上述區(qū)段煤柱覆巖結(jié)構(gòu)及應(yīng)力演化特征分析可知，區(qū)段煤柱在覆巖結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的第3時(shí)期即外層對(duì)稱三角板大結(jié)構(gòu)形成期，需要承受來(lái)自覆巖直接頂?shù)闹亓俊?0101回采后懸臂部分的靜態(tài)載荷以及30101-1工作面后方老頂破斷產(chǎn)生的動(dòng)態(tài)載荷，區(qū)段煤柱受開(kāi)采擾動(dòng)最大。因此，文中結(jié)合理論計(jì)算結(jié)果模擬區(qū)段煤柱寬度分別為8，10，12，15 m時(shí)，區(qū)段煤柱受開(kāi)采第3次擾動(dòng)下的應(yīng)力分布、塑性區(qū)范圍以及巷道位移變化，為30101-1工作面區(qū)段煤柱尺寸的留設(shè)提供依據(jù)。

4.2 模擬結(jié)果分析

4.2.1 應(yīng)力分布規(guī)律分析

當(dāng)所建模型開(kāi)挖至30101-1綜采工作面模型中部位置，且模型計(jì)算平衡后，截取30101-1綜采工作面前方30 m處的垂直應(yīng)力切片以及塑性區(qū)切片，如圖9、圖11所示。

圖9 不同寬度煤柱垂直應(yīng)力Fig.9 Vertical stress in different widths of coal pillar

從圖9、圖10綜合分析可以看出，當(dāng)煤柱留設(shè)寬度為15 m時(shí)，靠近30101-1工作面采空區(qū)一側(cè)煤柱所受最大垂直應(yīng)力約為3.0 MPa，煤柱靠近30101回風(fēng)順槽一側(cè)邊緣所受最大垂直應(yīng)力約為3.3 MPa，煤柱兩側(cè)位置都存在應(yīng)力集中區(qū)域，中央位置存在原巖應(yīng)力彈性區(qū)，彈性區(qū)寬度為12 m，而最大應(yīng)力集中區(qū)位置靠近30101工作面一側(cè)；當(dāng)煤柱留設(shè)寬度為12 m時(shí)，煤柱所受垂直應(yīng)力有所增大，煤柱中央的原巖應(yīng)力彈性區(qū)范圍減小，彈性區(qū)為9 m；當(dāng)煤柱留設(shè)寬度為10 m時(shí)，煤柱所承載的最大垂直應(yīng)力位于煤柱兩側(cè)位置，煤柱所受應(yīng)力進(jìn)一步增大，中央位置原巖應(yīng)力彈性區(qū)范圍進(jìn)一步減小，但仍存在4 m的彈性區(qū)；當(dāng)煤柱留設(shè)寬度減小至8 m時(shí)，煤柱兩側(cè)邊緣位置垂直應(yīng)力峰值將重疊，中央位置不存在原巖應(yīng)力彈性區(qū)，而其載荷增大，煤柱所承載的垂直應(yīng)力近似均勻分布，受上區(qū)段采動(dòng)影響，區(qū)段煤柱將遭到破壞。

圖10 不同寬度煤柱應(yīng)力Fig.10 Stress in different widths of coal pillar

基于上述分析，從有效支承面積及煤柱承載能力角度考慮，巷間煤柱尺寸為12 m。

4.2.2 塑性區(qū)分布規(guī)律分析

從圖11可以看出，當(dāng)煤柱留設(shè)寬度為15 m時(shí)，煤柱兩側(cè)塑性區(qū)范圍約為2～3 m，靠近30101工作面采空區(qū)一側(cè)煤柱塑性區(qū)范圍略大于另一側(cè)，煤柱塑性區(qū)呈拱形分布；當(dāng)煤柱留設(shè)寬度為12 m時(shí)，煤柱兩側(cè)塑性區(qū)范圍變化不大，煤柱中央彈性區(qū)由于煤柱尺寸減小而有所減小，彈性區(qū)占比為67%；為了保證煤柱在開(kāi)采過(guò)程中保持穩(wěn)定，彈性區(qū)占比應(yīng)不低于60%[22]，而當(dāng)煤柱留設(shè)寬度為10 m時(shí)，煤柱中央位置雖存在彈性區(qū)，但煤柱兩側(cè)塑性區(qū)范圍擴(kuò)大，彈性區(qū)占比不足40%，煤柱失穩(wěn)可能性較大；當(dāng)煤柱留設(shè)寬度減小至8 m時(shí)，煤柱發(fā)生塑性區(qū)破壞，煤柱承載能力急劇下降。

圖11 不同寬度煤柱塑性區(qū)Fig.11 Plastic zone in different widths of coal pillar

4.2.3 巷道變形量分析

從圖12可以看出，當(dāng)煤柱留設(shè)寬度由15 m減小至10 m時(shí)，巷道頂板變形量由5.2×10-3m增加至7.2×10-3m，巷道幫部變形量由7.5×10-3m增加至9.0×10-3m，巷道頂板及幫部變形量增加較為緩慢，但當(dāng)煤柱留設(shè)寬度由10 m減少至8 m時(shí)，巷道頂板變形量由7.2×10-3m增加至9.4×10-3m，巷道幫部變形量由9.0×10-3m增加至1.4×10-2m，巷道頂板及幫部變形量激增。進(jìn)一步分析可知，孤島工作面巷道圍巖變形量?jī)蓭洼^大。當(dāng)煤柱留設(shè)寬度由15 m減小至12 m時(shí)，巷道圍巖變形量逐漸增大，但整體趨勢(shì)相對(duì)穩(wěn)定，巷道圍巖較為穩(wěn)定，而煤柱留設(shè)寬度減小至8 m時(shí)，巷道圍巖變形量急劇增大，回采巷道圍巖穩(wěn)定性較差。

圖12 不同寬度煤柱巷道圍巖變形Fig.12 Deformation of surrounding rock in different widths of coal pillar

通過(guò)上述對(duì)理論計(jì)算和數(shù)值模擬研究分析得出，當(dāng)煤柱留設(shè)寬度為12 m時(shí)，30101-1區(qū)段煤柱塑性區(qū)破壞范圍較小，彈性區(qū)占比不低于60%，巷道圍巖變形量較小，區(qū)段煤柱較為穩(wěn)定。

5 結(jié) 論

1)孤島工作面區(qū)段煤柱覆巖結(jié)構(gòu)特征演化分為3個(gè)階段，雙巷掘進(jìn)期、上區(qū)段回采期、本區(qū)段開(kāi)采期，后2個(gè)階段引起的大結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)對(duì)煤柱穩(wěn)定性影響最大。

2)通過(guò)兩區(qū)約束理論和極限平衡理論對(duì)南梁礦3-1煤層30101-1孤島工作面區(qū)段煤柱寬度計(jì)算得出，該區(qū)段煤柱塑性區(qū)寬度不小于為3 m，煤柱理論寬度不小于10 m。

3)數(shù)值模擬結(jié)果表明，該區(qū)段煤柱寬度為15～12 m時(shí)，彈性區(qū)占比超過(guò)67%，煤柱塑性區(qū)破壞寬度2 m，巷道變形量不大，煤柱未發(fā)生失穩(wěn)破壞；煤柱為10 m時(shí)，煤柱原巖應(yīng)力彈性區(qū)受煤柱尺寸及開(kāi)采擾動(dòng)急劇縮小，彈性核區(qū)寬度為4 m，煤柱兩側(cè)塑性區(qū)破壞范圍擴(kuò)大，塑性區(qū)占比超過(guò)60%，巷道變形量驟然增大，而煤柱為8 m時(shí)，煤柱已發(fā)生失穩(wěn)破壞。

4)通過(guò)理論計(jì)算、數(shù)值模擬以及相鄰工作面區(qū)段煤柱留設(shè)情況，最終確定優(yōu)化后的南梁煤礦30101-1孤島工作面區(qū)段煤柱寬度為12 m。