友眾礦近距離煤層無煤柱沿空留巷支護技術數值模擬研究

摘 要：沿空留巷作為一種非常有效的無煤柱開采技術，在煤礦開采過程當中發揮著極其重要的作用。本文以友眾煤礦3號煤層為工程背景，通過FLAC3D數值模擬軟件對巷道圍巖的變形過程進行了模擬，經對巷道開挖前后是否支護的垂直應力以及塑性區的變化分析，得出了利用錨桿錨索聯合支護，能夠很好的控制巷道頂板和兩幫的變形。

關鍵詞：沿空留巷;無煤柱開采;FLAC3D;巷道圍巖

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.22.045

1 工程地質條件

友眾煤業3號煤層位于山西組中部，3號煤層的煤層厚度在1.20m到2.65m之間，平均煤層厚度為2.05m，其3號煤層當中含有少量的夾肝，夾肝的平均厚度為0.29m。由于煤層厚度的變化，造成了該礦井井田東南大部分井田可以開采，東部的煤層厚度大多數都超過了2m，南部的煤層厚度超過了1.5m，總體來看，煤層厚度的變化很小，煤質結構是簡單的，煤類具有單一性，大部可采煤層都很穩定。

2 數值模型的建立

根據友眾煤礦的地質資料，針對該煤礦3號煤層無煤柱沿空留巷支護技術，通過FLAC3D模擬軟件，建立了模型，模型的尺寸寬度×高度=60m×40m，原巷道斷面的尺寸寬度×高度=4m×3m。在通過FLAC3D建立模型的時候，采用的是摩爾—庫倫模型，具體的煤巖體力學參數如表1所示。

3 計算結果分析

巷道在開挖后對巷道是否進行支護的垂直應力圖如圖1（a）和（b）所示。圖1（a）表明，巷道在開挖之后如果不對其進行支護的話，那么巷道的頂板以及底板的中間部位都會出現零應力區域，以至于造成頂板冒落，發生底鼓現象。圖1（b）表明，巷道在開挖之后如果能夠對其進行及時支護的話，那么其巷道頂板下沉量會明顯減少，支護效果會明顯改善，同樣兩幫的支護效果也會更好。至于頂板出現零應力區域，是因為沒有對巷道的底板進行加固，底鼓現象仍然存在。

巷道在開挖后對巷道是否進行支護的塑性區分布圖如圖2（a）和（b）所示。圖2（a）表明，巷道在開挖后不對巷道進行支護的話，其巷道周圍的塑性圈呈近圓形的均勻分布，巷道頂板和幫部塑性區的范圍較大，圖2（b）表明，巷道在開挖后如果對巷道進行支護的話，巷道頂板和幫部塑性區的范圍明顯看山去要比沒有支護的范圍要小，巷道底板的塑性區范圍較之間沒有明顯改變，原因在于巷道支護前后都沒有對其底板采取加固的措施。

4 結論

通過對垂直應力圖以及塑性區分布規律圖進行分析，得出巷道開挖之后，利用錨桿錨索對巷道及時進行聯合支護能夠減小巷道受到采動影響時的頂板下沉量，同時能夠很好的控制巷道兩幫的變形，巷道頂板如果不進行加固，則會出現底鼓現象。

參考文獻：

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作者簡介：王立明（1988-），男，山東濟南人，本科，技術科長，從事采礦工程、地質工程專業。