选取非等宽复合柱采区中部遗煤的开采为研究对象,采用数值模拟、相似模拟和理论分析相结合的方法,从遗留煤柱稳定性、围岩应力分布环境及岩体结构稳定性3个角度出发,系统分析了非等宽复合柱采区中部遗煤开采的可行性。结果表明:复合采动影响下残采区遗留宽煤柱的稳定性强于窄煤柱,中部遗煤开采过程中超前支承压力会与遗留煤柱内集中应力相互叠加,导致窄煤柱发生超前失稳,并强化宽煤柱的应力集中程度。复合柱式开采后采场会形成"遗留煤柱-上位控制层"倒置连续梁岩体结构和"下位承载层-遗留煤柱"连续梁岩体结构。中部遗煤开采过程中,上位层间岩层中的"控制层"结构会逐步发生破断失稳,尤其在通过宽煤柱时会发生切落式失稳,引发"遗留煤柱-上位控制层"倒置连续梁耦合承载结构的破坏,并导致强矿压显现;"下位承载层-遗留煤柱"连续梁耦合承载结构在中部遗煤开采过程中能够保持整体稳定。晋华宫煤矿非等宽复合柱采区中部遗煤开采可行性良好,当工作面通过复合柱采区重叠式遗留煤柱对应的高应力区域时,需要采取柱旁充填、煤柱预裂或切顶卸压等超前防控技术来削减采场强矿压。本研究可以为非等宽复合柱采区中部遗煤的安全高效开采提供良好的理论支持。

1 晋华宫煤矿中部遗煤概况
2 非等宽复合柱采区中部遗煤开采试验设计
2.1 数值模拟试验设计
2.2 相似模拟试验设计
3 复合柱采区非等宽遗留煤柱动态稳定性
3.1 复合采动对遗留煤柱稳定性的影响
3.2 中部遗煤开采过程中煤柱动态稳定性
4 中部遗煤采场煤岩层应力分布演化规律
4.1 复合采动对采场煤岩层应力分布的影响
4.2 中部遗煤开采煤岩层应力场的时空演化
5 中部遗煤开采围岩结构与稳定性
5.1 复合采动影响下采场围岩结构稳定性
5.2 中部遗煤开采过程中围岩结构稳定性
6 非等宽复合柱采区中部遗煤开采可行性
7 结论