预掘双回撤通道设备回撤工艺广泛应用于我国西部地区矿井。然而,由于受近距离煤层中上煤层停采线煤柱附近形成的特殊覆岩结构影响,下煤层回撤通道布置于不同位置时,巷间煤柱上覆岩层结构不同导致其所受荷载存在较大差异。目前,回撤通道巷间煤柱宽度主要依靠经验选取,宽度选择不合理时,易出现回撤通道片帮冒顶和煤炭资源大量浪费等问题,如何确定回撤通道巷间煤柱的合理宽度是亟需解决的问题。本文以李家壕煤矿为工程背景,通过相似模拟、数值模拟和理论分析等方法,研究了回撤通道巷间煤柱上覆岩层结构特征,基于结构分析建立了巷间煤柱荷载计算力学模型,对不同位置处巷间煤柱应力、塑性区和回撤通道顶板下沉量进行分析,得出了巷间煤柱的合理宽度。主要结论如下:(1)运用相似模拟试验研究了近距离下煤层上覆岩层结构特征。结果表明,回撤通道布置于上煤层未采动煤层下方时,其巷间煤柱上覆岩层结构与单一煤层开采形成的终采端覆岩结构类似,主要以“短砌体梁”结构为主。上煤层采动对层间岩层造成损伤,下煤层基本顶在下煤层开采过程中形成“斜台阶岩梁”结构并垮落于采空区,未对巷间煤柱形成载荷传递。回撤通道布置于上煤层采空区下方时,其巷间煤柱上覆岩层结构主要为上煤层开采已形成的覆岩结构及下煤层开采时层间关键层和上位关键层形成的“短砌体梁”结构。巷间煤柱正上方上煤层开采已形成结构差异及层间关键层承受荷载不同是引起巷间煤柱承受荷载出现差异的主要原因。(2)基于相似模拟中近距离下煤层上覆岩层结构特征,分析了巷间煤柱覆岩载荷传递机制,建立了浅埋近距离下煤层回撤通道巷间煤柱荷载计算力学模型。推导了煤柱承受荷载的计算公式,得出煤柱承受覆岩荷载主要由三部分组成:(a)煤柱和回撤通道上方下煤层垮落角范围内层间岩层的重量;(b)煤柱和回撤通道上方上煤层垮落带内部分岩层自重及已形成的覆岩结构传递荷载;(c)层间关键层和上位关键层在终采端形成的“短砌体梁”结构传递荷载。(3)通过数值模拟对布置于不同位置的回撤通道围岩变形破坏和巷间煤柱垂直应力进行探究。分析得出随着工作面剩余煤柱宽度减小,其所承载的应力有明显向巷间煤柱转移的现象,布置于不同位置的回撤通道在末采贯通时,其垂直应力峰值从采空区向实体煤区有先减小后增大再减小并趋于稳定的变化趋势。回撤通道顶板下沉量和应力具有一致的变化趋势。下煤层“卸压区”与煤柱产生的集中应力的影响角有关,从影响角边界向采空区方向布置回撤通道时,其巷间煤柱承受荷载最小,下煤层回撤通道布置于不同位置时,其巷间煤柱承受荷载的大小为:原岩应力区>上煤层停采线煤柱边缘正下方>采空区压实区>采空区卸压区。(4)建立对应工况条件下巷间煤柱合理宽度优化数值模拟模型,基于提出的巷间煤柱宽度计算方程式,确定出李家壕煤矿31109工作面巷间煤柱合理宽度为18 m。结果表明,基于本文的研究成果对类似工况条件下回撤通道巷间煤柱宽度选取具有指导作用。