FLAC3D数值模拟：深部巷道底鼓机理与控制策略

本文主要探讨了在深部巷道开采中遇到的问题——巷道剧烈底鼓和断面变形，这些问题严重影响了巷道的运输效率和维护工作。为了深入理解和解决这一问题，研究者利用了先进的数值模拟计算软件FLAC3D进行分析。FLAC3D是一种广泛应用于岩土工程领域的三维数值分析工具，它能够模拟复杂地质条件下巷道开挖后的围岩应力分布，包括垂直应力和水平应力，以及塑性区的形成过程。 通过FLAC3D模拟，研究发现，在宏发煤矿+1650m集中运输大巷的开采过程中，倾斜C17煤层的软弱顶板岩层对巷道稳定性起着关键作用。当巷道掘进时，靠近底板临空面的这部分岩层首先受到扰动而破裂，导致左侧局部出现底鼓。随着这种破坏的扩散，巷道底板围岩的应力分布随之改变，应力重新分布的趋势逐渐向右侧和巷道深处延伸，使得底鼓问题逐渐加剧，并呈现出明显的左右不对称特性。 鉴于施工条件、经济成本、工程效果以及瓦斯管理等多方面因素的综合考量，研究者提出了采用“构筑反底拱+底板注浆+底板锚杆”联合支护的策略来控制底鼓。反底拱可以提供额外的支撑力，防止底鼓进一步扩大；底板注浆技术能够加固岩层，提高其承载能力；而底板锚杆则可以在深层稳定巷道，防止应力集中引发的破坏。这种综合支护方案旨在平衡安全性和经济效益，确保深部巷道的长期稳定性和高效运营。 总结来说，本文通过FLAC3D的数值模拟，揭示了深部巷道底鼓的成因及其发展规律，并为改进巷道支护策略提供了科学依据。这是一项重要的行业研究，对于提升煤矿开采的安全生产水平和技术管理具有实际应用价值。