摘要：传统煤柱的留设宽度会造成煤炭资源的浪费，因此必须对煤柱尺寸进行优化设计。文章根据南桥煤矿地质条件的特点，利用FLAC软件对不同尺寸的煤柱工况进行了模拟，得出了合理的煤柱尺寸，为今后此类型问题提供了参考。
Abstract： The traditional design of coal pillar width will result in waste of coal resources， so we must make the optimal design of coal pillar size. According to the features of geological conditions of Nanqiao Coal Mine， the article makes the simulation on coal pillar with different sizes by using FLAC software and gets reasonable size， providing reference for the peer.
关键词： 煤柱；数值模拟；优化
Key words： pillar；numerical simulation；optimization
中图分类号：TD82-9 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2013）11-0080-02
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作者简介：张保圆（1984-），男，山西交城人，助理工程师，研究方向为防灾减灾。
0 引言
南桥煤业位于渭北煤田的西部，属于典型的松软复合结构顶板煤层。煤柱尺寸的留设，在不同的地区，由于地质条件和水文条件的不同，以及煤的物理性质的不同，还有顶板的管理方法的不同，每个矿区的煤柱留设都会有差别，有的甚至差别还很大。不过，传统的煤柱留设一般是20到30m，但是这种留设方法经过多年的使用，发现对煤炭资源的浪费非常的明显。要想增加回采率，煤柱的留设是必须要减小的。但是，如果煤柱的留设减小了，还可能造成一定的安全问题，因为，煤柱尺寸小，就可能对支撑能力有一定的影响，为采空区的水或者瓦斯气体侵入工作面埋下了隐患。因此，合理的计算煤柱尺寸是十分重要的。
1 工程概况
煤柱的留设最主要的目的就是为了其安全的作用，防止老空积水和有害气体的入侵，并能够阻挡大石块进行煤井的巷道。留设窄小煤柱护巷技术是提高煤炭回收率的有效途径之一。而且还可以减小工人劳动强度和巷道维修费用。同时，锚网永久支护的方法比U形钢棚支护方式更加有利于维护巷道的稳定性，更加有利于减少巷道的维修费用。南桥煤矿煤层地板标高401-435m，地面标高778-808m。煤层平均厚为5.85m，综合结构为0.7（0.35）0.5（0.25）2.0（0.4）0.6。5#煤层结构复杂，呈块状或鳞片状。煤岩类型为半量型，煤种为贫煤，其中含黄铁矿结核。煤层受同期构造的影响，松软破碎。煤层夹矸为炭质泥岩。夹矸具不连续性。且泥质色体比较发育。
2 FLAC模型的建立
美国Itasca Consulting Group开发了三维快速拉格朗日分析程序FLAC3D，该程序能较好地模拟地质材料在达到强度极限或屈服极限时发生的破坏或塑性流动的力学行为，特别适用于分析渐进破坏和失稳以及模拟大变形。
通过分析研究表明，煤柱留设数值模拟采用Mohr-Coulomb模型，在这个模型的破坏准则是张拉剪切组合的Mohr-Coulomb准则。这个准则可以用图1解释。
考虑到煤柱留设需要对不同尺寸进行计算，故本次数值模拟选用的煤柱宽度为：6米、10米、20米。模型选用的边界条件是将x向、y向简化作滑动支座模型，z向模型底部采用固定支座形式，如图2所示。
3 结论
煤柱的最大主应力云图，不同的煤柱都会在巷道一侧出现一处高应力集中区，并且随着煤柱的增大，高应力区域向巷道移动，针对南桥煤矿的地质条件，煤柱选择6米是最为合理。
参考文献：
[1]张念超，杜海洋，张延水.应用FLAC软件对煤柱稳定性影响因素的模拟[J].煤矿支护，2008，（3）.
[2]侯德建.煤柱合理宽度数值模拟研究，科技致富向导，2011-10-20.
[3]张少春.条带开采煤柱稳定性的数值模拟分析，陕西煤炭技术，1995-08-15.