考虑工作面出煤柱尺度效应的下位回采巷道布置优化

针对遗留煤柱对下位巷道及采场产生的不利影响，以近距离煤层下行开采为背景，采用理论解析及现场实测等方法，对煤柱下底板偏应力不变量的区域特征、工作面出煤柱压架灾害的发生机理及其尺度效应展开研究。结果表明：(1)当上煤层相邻工作面开切眼位置不平齐时，下位巷道通过采取平错式布置，在保障巷道自身稳定的前提下，成功将工作面全长出一侧采空煤柱转化为2次小范围的出煤柱过程，实现对采场压架灾害的提前防治。(2)采用偏应力第二不变量(J₂)、偏应力第三不变量(J₃)和偏应力第二不变量(J₂)水平变化率解析煤柱下方底板岩层的应力状态，并对底板进行分区，确定下位巷道平错距离的下限值为24 m。(3)工作面出煤柱期间，初次来压或周期来压与顶板-煤柱系统突变失稳产生的动载矿压耦合叠加形成冲击是压架灾害发生的根本原因，计算出煤柱尺度效应，得到平错距离上限值为36 m。燕子山煤矿工业性实践验证了下位巷道采取平错式布置且平错距离为30 m的可行性与合理性。