1、沿空掘巷礦壓數(shù)值模擬研究摘要：根據(jù)某礦消費地質(zhì)條件，通過 UDEC 數(shù)值模擬研究沿空掘巷的礦壓顯現(xiàn)規(guī)律，獲得了不同方案下窄煤柱內(nèi)應(yīng)力分布特征。關(guān)鍵詞： UDEC；沿空掘巷；礦壓顯現(xiàn)中圖分類號：C35 文獻標識碼： AAbstract： according to the geological conditions of mine production， through the state of roadway driving along goaf numerical simulation study of mine pressure law， won a narrow internal stre

2、ss distribution of coal pillar under different scheme.Key words： state； Roadway driving along goaf； Mine pressure appear一、 沿空掘巷巷道特點沿空掘巷就是沿已穩(wěn)定的采空區(qū)邊緣或與采空區(qū)之間留小煤柱布置巷道，在巷道掘進時，相鄰采空區(qū)巖層活動相對已經(jīng)停頓，其回采期引起的應(yīng)力重新分布也趨于穩(wěn)定，此時，沿空掘進的巷道處于應(yīng)力降低區(qū)，有利于巷道維護。沿空掘巷的礦山壓力顯現(xiàn)規(guī)律與普通巷道相比有其自身的特殊性：巷道位于支撐壓力降低區(qū)，巷道掘進過程中壓力不大；巷道掘進后引起支撐壓力重新分布，

3、巷道壓力顯現(xiàn)不強烈；沿空掘巷破壞了原有平衡，在巷道邊緣的煤體會出現(xiàn)新的破裂區(qū)、塑性區(qū)，支撐壓力向煤體深部挪動，挪動間隔 近似等于煤柱寬度，應(yīng)力場擾動不大，一般經(jīng)過10d變形速度趨向穩(wěn)定。二、 沿空掘巷圍巖強化控制原理沿空巷道周邊淺部圍巖主要是處于低圍壓約束下的破裂巖石，在分析低圍壓下巷道圍巖的力學(xué)行為和錨固性能的根底上，沿空巷道圍巖控制的關(guān)鍵是要進步支護系統(tǒng)的整體強度。一般而言，在巷道頂板的中部位置和兩幫中上部位置，特別是靠近采空區(qū)一側(cè)的肩窩位置，是受力最集中的區(qū)域，容易受程度應(yīng)力和垂直載荷的影響而出現(xiàn)破壞，因此巷道圍巖控制要通過支護手段強化巷道圍巖承載構(gòu)造，使圍巖構(gòu)造協(xié)調(diào)平衡承載，增加支護與

4、圍巖之間的協(xié)調(diào)性。通過高強支護系統(tǒng)促成支護圍巖整體承載構(gòu)造的形成與強化，以高預(yù)拉力、高強度、高剛度多層次的多構(gòu)件的錨桿結(jié)合支護來實現(xiàn)支護體和圍巖間的主動和動態(tài)的互相作用，從而控制圍巖變形。沿空掘巷重點是保護小煤柱的穩(wěn)定型，通過在小煤柱幫施工長錨桿加高強度、高剛度、抗彎性能好的W型剛帶并結(jié)合預(yù)應(yīng)力桁架的結(jié)合控制技術(shù)，改善小煤柱的應(yīng)力狀況，強化煤體強度，改善其承載性能。同時還要高度重視巷道頂?shù)滓约皩嶓w煤幫的控制，通過在頂幫使用錨索加300×300×12mm鋼制方錨盤的支護方式改善巷道圍巖小構(gòu)造的應(yīng)力狀況，使巷道整體處于一個協(xié)調(diào)統(tǒng)一的穩(wěn)定構(gòu)造。三、 模型介紹模型如圖1所示。圖 1

5、 數(shù)值模擬模型圖 2 窄煤柱數(shù)值模擬錨桿布置圖四、 數(shù)值模擬方案影響窄煤柱穩(wěn)定性的因素有煤層力學(xué)參數(shù)、煤柱寬度、錨桿支護強度等，考慮根本頂弧形三角塊構(gòu)造形成后掘巷，窄煤柱在弧形三角塊構(gòu)造給定變形作用下發(fā)生變形和破壞。結(jié)合華晟榮煤礦消費地質(zhì)條件，在給定支護條件和圍巖力學(xué)參數(shù)條件下，只考慮煤柱寬度，設(shè)計計算 7 個方案。分別為留設(shè)3、4、5、6、8、10、15m煤柱。見表 1。表 1 煤柱寬度方案五、數(shù)值模擬的步驟六、窄煤柱掘巷期間煤柱應(yīng)力分布1煤柱寬度對應(yīng)力分布影響較大。煤柱較小時其應(yīng)力比較小且比較均勻，煤柱由3m 增圖 3 沿煤柱寬度方向垂直應(yīng)力分布2煤柱寬度由 3m 增大到 15m 時，窄煤

6、柱內(nèi)垂直應(yīng)力分布由近似三角形逐漸向梯形過渡。煤柱寬度為3m 5m 時，垂直應(yīng)力分布近似三角形，煤柱應(yīng)力峰值區(qū)以應(yīng)力峰值的 0. 8 倍計算較小，因此發(fā)生塑性破壞的煤柱區(qū)域也比較小，但煤柱寬度為 6m 15m ，垂直應(yīng)力分布近似梯形，煤柱應(yīng)力峰值區(qū)比較大，煤柱的穩(wěn)定性明顯減弱。3煤柱寬度對煤柱淺部應(yīng)力的影響：煤柱 3m 時，淺部應(yīng)力較大，煤柱4m6m 時，淺部應(yīng)力較小。煤柱超過 6m 后，隨著煤柱寬度的增大，淺部應(yīng)力又相應(yīng)的增大。結(jié)論：窄煤柱港道采用錨桿支護時，為使窄煤柱與錨桿之間具有有效的互相作用同時護港煤柱具有個可能高的支撐才能，保證港道圍巖的整體穩(wěn)定，護港煤柱寬度在35m較為適宜；深部開采的窄煤柱回采港道，只要煤柱尺寸及錨桿支護參數(shù)科學(xué)合理，是完