我国西部很多小窑矿井早先普遍采用房式开采,通过遗留的房采煤柱承载以减少采动裂隙发育高度,保护上覆水资源从而实现保水采煤。柱式开采技术虽然能够有效减少下煤层开采对上覆岩层的开采扰动,但是遗留煤柱能否保持长期稳定至关重要。金牛煤矿针对原先采用的房柱式开采不能有效保障遗留煤柱的长期稳定,决定改为采用刀柱式开采,因此,本文重点研究刀柱式开采的合理尺寸。采用理论分析、FLAC^3D数值模拟以及相似材料模拟等方法,以金牛煤矿3号煤层刀柱式开采遗留煤柱稳定性为研究对象,对刀柱式开采留设煤柱的稳定性、刀柱式开采技术参数以及煤柱群破坏失稳进行研究,以探索能够确保刀柱式煤柱长期稳定的方法。对金牛煤矿采用刀柱式开采留设的煤柱的稳定性进行了理论分析,基于极限强度理论,计算出遗留煤柱在刀柱式采宽6.0m、留宽7.0m、埋深120m条件下的安全系数仅为1.464,表明此煤柱不能保持长期稳定,研究确定金牛煤矿刀柱式开采留设煤柱的合理宽度应大于7.2m。物理模拟结果表明,金牛煤矿原计划采用刀柱式开采的方案,采6.0m、留设7.0m煤柱,仍存在留设煤柱群体失稳现象。数值模拟分析了刀柱式开采不同采留比时的围岩塑性区破坏范围与应力分布特征,表明当遗留煤柱宽度大于8.0m时,在多个工作面全部回采结束后,煤柱依然保持稳定,煤柱群集中应力呈现“O”型承载区域,并与区段煤柱、采空区边界及覆岩关键层形成共同承载结构;方案4（采6m、留8m）煤柱群最大垂直集中应力仅为5.43MPa,煤柱应力分布呈现相对平缓的马鞍形,承载能力较好。据此,对于金牛煤矿采用刀柱式开采方案应确定的合理参数为:采宽为6.0m,留宽为8.0m;现场依照此方案进行了开采实践,多个工作面采后地表最大下沉量约为145mm,表明留设煤柱能够保持长期稳定。研究成果为类似条件下的安全开采以及水资源保护开采提供参考。该论文有图47幅,表10个,参考文献67篇。