友众矿近距离煤层无煤柱沿空留巷支护技术数值模拟研究

摘 要：沿空留巷作为一种非常有效的无煤柱开采技术，在煤矿开采过程当中发挥着极其重要的作用。本文以友众煤矿3号煤层为工程背景，通过FLAC3D数值模拟软件对巷道围岩的变形过程进行了模拟，经对巷道开挖前后是否支护的垂直应力以及塑性区的变化分析，得出了利用锚杆锚索联合支护，能够很好的控制巷道顶板和两帮的变形。

关键词：沿空留巷;无煤柱开采;FLAC3D;巷道围岩

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

1 工程地质条件

友众煤业3号煤层位于山西组中部，3号煤层的煤层厚度在1.20m到2.65m之间，平均煤层厚度为2.05m，其3号煤层当中含有少量的夹肝，夹肝的平均厚度为0.29m。由于煤层厚度的变化，造成了该矿井井田东南大部分井田可以开采，东部的煤层厚度大多数都超过了2m，南部的煤層厚度超过了1.5m，总体来看，煤层厚度的变化很小，煤质结构是简单的，煤类具有单一性，大部可采煤层都很稳定。

2 数值模型的建立

根据友众煤矿的地质资料，针对该煤矿3号煤层无煤柱沿空留巷支护技术，通过FLAC3D模拟软件，建立了模型，模型的尺寸宽度×高度=60m×40m，原巷道断面的尺寸宽度×高度=4m×3m。在通过FLAC3D建立模型的时候，采用的是摩尔—库伦模型，具体的煤岩体力学参数如表1所示。

3 计算结果分析

巷道在开挖后对巷道是否进行支护的垂直应力图如图1（a）和（b）所示。图1（a）表明，巷道在开挖之后如果不对其进行支护的话，那么巷道的顶板以及底板的中间部位都会出现零应力区域，以至于造成顶板冒落，发生底鼓现象。图1（b）表明，巷道在开挖之后如果能够对其进行及时支护的话，那么其巷道顶板下沉量会明显减少，支护效果会明显改善，同样两帮的支护效果也会更好。至于顶板出现零应力区域，是因为没有对巷道的底板进行加固，底鼓现象仍然存在。

巷道在开挖后对巷道是否进行支护的塑性区分布图如图2（a）和（b）所示。图2（a）表明，巷道在开挖后不对巷道进行支护的话，其巷道周围的塑性圈呈近圆形的均匀分布，巷道顶板和帮部塑性区的范围较大，图2（b）表明，巷道在开挖后如果对巷道进行支护的话，巷道顶板和帮部塑性区的范围明显看山去要比没有支护的范围要小，巷道底板的塑性区范围较之间没有明显改变，原因在于巷道支护前后都没有对其底板采取加固的措施。

4 结论

通过对垂直应力图以及塑性区分布规律图进行分析，得出巷道开挖之后，利用锚杆锚索对巷道及时进行联合支护能够减小巷道受到采动影响时的顶板下沉量，同时能够很好的控制巷道两帮的变形，巷道顶板如果不进行加固，则会出现底鼓现象。

参考文献：

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[2]王尚鑫.沿空留巷宽度对围岩变形影响的模拟分析[J].机械管理开发，2018，33（09）：125-127+252.

[3]韩森，刘萍.沿空留巷支护技术的数值模拟研究[J].煤炭技术，2017，36（11）：54-56.

作者简介：王立明（1988-），男，山东济南人，本科，技术科长，从事采矿工程、地质工程专业。