数值模拟在三软煤巷支护优化中的应用研究

"三软煤巷位置及支护优化的数值模拟研究" 在煤炭开采领域，尤其是在面对复杂地质条件的三软煤巷（即软岩、软煤、软底的煤巷）时，合理的位置选择和有效的支护策略是确保巷道稳定性、降低巷道维护成本和保障安全生产的关键。本文主要探讨了新义煤矿三软煤巷在不同位置和支护方式下的数值模拟分析，以期找到最优的巷道设计和支护方案。 首先，作者陈舰艇等人运用了ANSYS和FLAC3D这两款强大的数值模拟软件，对特殊地质条件下的煤巷进行建模和仿真计算。这些软件能够精确地模拟巷道围岩在开采过程中的应力分布、变形特性和塑性区域的变化，为巷道设计提供了科学依据。 研究中对比了两种主要的支护方式：一是传统的支护方式，二是采用外扎腿U型钢棚支护。通过数值模拟，他们发现当巷道沿着顶板掘进并采取外扎腿U型钢棚支护时，巷道的稳定性最佳。这种支护方式可以有效地分散和抵抗巷道周围的应力，减少围岩的变形，从而降低巷道维护的需求。 此外，该研究还强调了巷道位置选择的重要性。不同位置的巷道可能会受到不同程度的地压影响，选择合适的巷道走向可以最大限度地减小地压作用，防止巷道过早变形或垮塌。在新义煤矿的实践中，优化后的巷道位置和支护方式确实起到了控制巷道变形、节省支护成本的作用，同时也提高了掘进效率，对矿井的长期安全运营具有重大意义。 这项研究为三软煤巷的支护设计提供了一种基于数值模拟的优化方法，不仅在理论上丰富了巷道支护的理论体系，也在实际操作中验证了其有效性。通过这样的精细化设计，可以更好地应对复杂的地质环境，提升煤矿的安全性和经济性。对于其他面临类似地质条件的煤矿来说，这是一项极具参考价值的研究成果。