深部大采高卸压巷道数值模拟

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  [摘 要]为研究在深部大采高条件下,卸压巷道附近各个煤柱的应力和变形情况,以及回采巷道和卸压巷道的应力和变形情况,采用COMSOL Multiphysics软件对城山煤矿3B#煤层回采巷道卸压巷道布置参数进行模拟。对比得出卸压巷道合理的布置方式,为深部大采高条件下,卸压巷道布置提供参考依据
  [关键词]大采高 数值模拟 卸压巷道
  中图分类号:TD353 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2016)03-0281-01
  1 模拟方案
  在回采巷道距离上区段采空区相同距离的前提下,将卸压巷道的布置位置分为三种方案,分析对比卸压巷道布置在三种位置时的应力状态,从而确定卸压巷道的位置。
  方案一:卸压巷道位于靠近回采巷道侧的位置;
  方案二:卸压巷道位于回采巷道与采空区边缘的中间位置;
  方案三:卸压巷道位于靠近采空区边缘的位置。
  2 模拟结果分析
  方案一中,回采巷道与卸压巷道间的让压煤柱应力集中,应力值大于支承煤柱,如图1。受让压煤柱的影响,回采巷道右帮应力和水平位移明显大于左帮如图4,卸压效果并不理想。
  方案二中,回采巷道的两帮和顶底板的应力值明显有所降低,如图2,两帮水平位移有所减小,如图5。让压煤柱的应力集中相对得到了缓解。但应力集中程度要高于支承煤柱,卸压巷道左帮的应力值要高于右帮。相较于方案一卸压巷道对回采巷道起到了一定的降压作用。
  方案三中,回采巷道两帮与顶底板的应力值相比于方案二得到了進一步的缓解,让压煤柱的应力值相对变小,且小于支承煤柱所受应力值,如图3。但支承煤柱由于尺寸减小,受右侧采空区的影响,应力出现集中。与支承煤柱相邻的卸压巷道所受应力大于回采巷道,卸压巷道的右帮水平位移量大于左帮如图6,对比图5与6方案三中的回采巷道水平位移小于方案二,起到了对回采巷道卸压的目的,有效的缓解了回采巷道的围岩变形。
  模拟研究表明,将卸压巷道布置在采空区测,保护巷道围岩应力显著降低,表面位移量减少,保护巷道的应力集中得到了转移,卸压巷道可以有效的缓解保护巷道的围岩变形量,使巷道变形不影响正常生产。
  3 总结
  两帮采用锚杆锚索支护,能够减小两帮的应力集中区范围,使应力收敛于锚杆锚索附近。加固了两帮的煤岩,提高了两帮对于顶板的承载能力,顶底板移近量有所减小。应力由两帮向巷道顶板和底板4个角转移,但巷道总体变形量降低。
  卸压巷道能否有效的缓解保护巷道的变形,关键在于卸压巷道位置的选择,从模拟结果来看,卸压巷道布置在采空区侧对保护巷道的卸压效果比较好,让压煤柱宽度应大于承载煤柱,使其所承担的围岩压力小于支承煤柱,进而将高应力转移至卸压巷道,达到保护巷道的目的。
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