FLAC3D模拟下高河煤矿回风巷围岩变形与支护策略优化

高河煤矿位于我国重要的煤炭产区，作为山西潞安集团的主力矿井，年产量目标为6.0 Mt/a，其W1309回风巷是采用综采放顶煤施工工艺的重要巷道。该巷道深入地下410米，走向长度1700米，巷道结构复杂，特别是由于煤层厚度大（平均6.0 m），相对岩层的松软性和低强度，使得巷道支护面临严峻挑战。 在巷道施工过程中，巷道顶板和两侧围岩的变形问题尤为显著，主要由伪顶（4.75 m厚的砂质泥岩，平均抗压强度49.89 MPa）、直接顶（10.31 m厚的粉砂岩，平均抗压强度52.44 MPa）、基本顶（21.12 m厚的中砂岩，平均抗压强度44.72 MPa）以及直接底（1.67 m厚的泥岩，平均抗压强度未知）等不同岩层的力学特性所决定。为确保矿井的安全生产，研究人员利用数值模拟软件FLAC3D对该巷道的围岩变形特征和应力分布进行了深入研究。 FLAC3D作为一种强大的数值模拟工具，它能模拟巷道施工过程中的力学行为，包括围岩的剪切、拉伸和压缩等，从而预测和控制巷道的变形和稳定性。通过仿真分析，发现高河煤矿W1309回风巷的围岩总体离层量较小，这意味着巷道的稳定性相对较高，巷道表面位移得到了有效控制。这表明采用适当的支护方案能够满足矿井的安全生产需求。 然而，由于巷道地质环境的复杂性和不均匀性，实际的支护效果会受到多种因素的影响。因此，基于FLAC3D的研究成果，可以针对性地设计出更加合理、经济且安全的支护策略，比如预应力锚索、U型钢棚、锚喷支护等，以增强巷道的承载能力和稳定性，同时减少因围岩变形引发的安全隐患。 总结来说，高河煤矿W1309回风巷的围岩变形特征研究及其应力分布规律分析，对于优化巷道支护方案具有重要指导意义。通过数值模拟，可以量化和预测围岩行为，确保矿井在高产高效的同时保持良好的安全性。这一研究成果不仅适用于高河煤矿，也对其他类似条件下的厚煤层矿井的巷道设计提供了宝贵的经验参考。