深部巷道支護系統(tǒng)模擬研究

馬斌

摘 要：本文針對深部巷道支護系統(tǒng)的模擬情況進行分析，為保證系統(tǒng)模擬的有效性和針對性，與某煤礦進行結(jié)合分析。這樣不僅能夠從根本上對各種不同類型的支護方案進行合理的選擇和利用，而且還能夠發(fā)揮出良好的支護效果。

關(guān)鍵詞：深部巷道;巷道支護;系統(tǒng)模擬

煤礦資源一直以來都是我國社會經(jīng)濟發(fā)展過程中非常重要的能源之一，也是目前人們?nèi)粘Ｉ钪蟹浅Ｖ匾馁Y源。特別是近年來，對各種不同類型的資源和能源需求量不斷增加。在這種大環(huán)境背景下，煤礦企業(yè)要加大對煤礦資源的開采力度，但是由于煤礦井下作業(yè)具有一定的風險性。所以要結(jié)合實際情況，加強對深部巷道支護的構(gòu)建，這樣不僅有利于提高煤礦資源的開采率，而且還能夠從根本上為井下作業(yè)人員的人身安全提供保障。

1 某煤礦工程的具體情況

在針對深部道支護情況進行分析的時候，為了保證系統(tǒng)在模擬過程中的有效性，需要與實際案例進行有效結(jié)合，這樣有利于保證支護系統(tǒng)模擬構(gòu)建的針對性。某煤礦工程的工作面東上順槽的15層煤層，在經(jīng)過對該煤層的測量之后，發(fā)現(xiàn)該煤層的厚度大概是1.3m，與此同時，煤層的傾角大概在22°左右。與實際情況進行結(jié)合之后發(fā)現(xiàn)，該煤礦工程的局部面是15和16層煤層的合層，在合層的中間的發(fā)育具有粉砂巖。在針對其自身的硬度進行分析的時候，發(fā)現(xiàn)與其相對應(yīng)的普氏硬度系數(shù)f=3。除此之外，在針對該煤礦工程進行分析和研究的時候，與實際情況進行結(jié)合，發(fā)現(xiàn)其在直接頂為6m左右的粉砂巖的時候，處于這一層的巖層當中并沒有任何水資源[1]。而在10m左右的中細砂巖當中，則直接是充水含水層，水資源在其中的富裕性達到了中等水平。另外，與實際情況進行結(jié)合之后，發(fā)現(xiàn)其底板厚度在1m左右的粉砂巖或者是泥巖中，已經(jīng)可以呈現(xiàn)出團塊的狀態(tài)，并且其中并沒有任何的層理。在進行實地考查和分析的時候，發(fā)現(xiàn)雖然其自身具有一定的膨脹性特征，但是由于其本身的厚度比較小，所以在具體開采過程，并不會導(dǎo)致巷道出現(xiàn)變形情況。

2 深部巷道支護系統(tǒng)模擬

2.1 不同錨桿間距巷道圍巖穩(wěn)定性

在針對深部巷道支護系統(tǒng)進行模擬的時候，要與實際情況進行結(jié)合，采取有針對性的措施，實現(xiàn)對該系統(tǒng)科學(xué)合理的運作。這樣不僅有利于保證模擬的有效性和針對性，而且還能夠最大限度保證對巷道起到良好的支護作用。在具體操作過程中，可以結(jié)合實際情況，利用FLAC3D數(shù)值模擬的方式來進行具體操作，同時還可以通過這種方式，實現(xiàn)對各種不同類型方案的有效對比。在對方案進行對比和選擇利用的時候，可以從中選擇出具有經(jīng)濟性和安全性特征的錨桿支護方案，這樣有利于提高支護質(zhì)量。在針對不同類型的支護形式進行選擇的時候，要與模擬方案進行結(jié)合分析，在方案的對比過程中，要對數(shù)值進行模擬處理。這樣做的根本目的是為了對各個方案當中的優(yōu)勢特點進行分析，由于每一個方案在制定和具體落實過程中，在錨桿、間距等各個方面所成下處的預(yù)應(yīng)力等都具有明顯的差異性。所以要結(jié)合實際情況，積極采取有針對性的措施，這樣才能夠保證模擬的效果，同時還能夠保證為深部巷道提出有針對性的支護方案。

在針對兩幫移近量進行分析的時候，要與各個不同方案中所呈現(xiàn)出結(jié)果進行結(jié)合，這樣有利于選擇出最優(yōu)的方案。與支護方案1進行分析的時候，發(fā)現(xiàn)兩幫移近量在81mm，而在利用支護方案2的時候，其中的兩幫移近量已經(jīng)可以達到90mm。除此之外，在利用支護方案3的時候，與其相對應(yīng)的兩幫移近量已經(jīng)可以達到95mm。在這一背景下，將方案2和方案3進行對比分析，發(fā)現(xiàn)方案2的右?guī)鸵平颗c方案3相比，要明顯小一些。與此同時，方案1的右?guī)鸵平颗c方案2相比，也要明顯的小一些[2]。由此可以看出，在這幾個方案當中，有關(guān)右側(cè)的幫移近量范圍，只有方案1的范圍呈現(xiàn)出明顯縮小的狀態(tài)。

2.2 不同錨桿預(yù)緊力的巷道圍巖穩(wěn)定性

在與實際情況進行結(jié)合分析之后，發(fā)現(xiàn)在針對深部巷道支護系統(tǒng)進行模擬處理的時候，為了保證最終模擬結(jié)果的有效性和穩(wěn)定性，必須要結(jié)合實際情況，對巷道圍巖本身的穩(wěn)定性進行研究，這樣不僅有利于從中選擇出符合實際要求的支護方案，而且還能夠從根本上保證支護效果。

在針對各種不同類型的錨桿預(yù)緊力巷道圍巖穩(wěn)定性進行分析和研究的時候，需要注意的一點就是，如果錨桿自身的間排距處于確定的狀態(tài)下，那么錨桿最合適的間排距是800mm×900mm。在這種背景下，可以結(jié)合實際情況，對錨桿施加各種不同類型的應(yīng)力，這樣不僅從根本上保證可以選擇出最優(yōu)的支護方案，而且還能夠結(jié)合實際情況，對這些不同應(yīng)力進行科學(xué)合理的判斷。最終得出的應(yīng)力分別是40kN、60kN、80kN。

在與各個方案進行對比分析之后，發(fā)現(xiàn)錨桿自身的預(yù)應(yīng)力如果比較高的時候，那么圍巖自身會受到的施加壓力就會越來越大。這樣不僅有利于減少巷道在掘進過程中的風險因素，而且還能夠從根本上保證錨桿的主動支護作用可以得到有效發(fā)揮。

3 結(jié)束語

在針對深部巷道進行支護系統(tǒng)模擬的時候，其根本目的是為了根據(jù)不同的實際情況，對現(xiàn)有的支護方案進行對比分析。這樣不僅有利于選擇出最符合實際情況的支護方案，而且還能夠保證巷道圍巖的穩(wěn)定性，為井下作業(yè)人員的人身安全提供保障。

參考文獻：

[1]楊永勝.軟巖夾層巷道頂板安全控制及錨固支護方法分析[J].能源技術(shù)與管理，2019，44（01）：79-81.

[2]金銀財，王子越.高預(yù)應(yīng)力強力支護系統(tǒng)在高瓦斯煤層巷道中的應(yīng)用[J].煤炭技術(shù)，2019，38（02）：97-99.