深井半煤岩巷破坏机制及FLAC3D模拟分析

"本文主要研究了深井半煤岩巷道在高地应力环境下的破坏机理及围岩控制策略。通过理论分析和数值模拟方法，针对申南凹煤矿运输大巷，探讨了煤岩交界处的折帮、底鼓严重、围岩稳定性差等问题。研究提出了采用高预紧力穿层锚杆结合反底拱的支护技术，并利用FLAC3D软件进行了模拟分析，以评估新支护方案的效果。文章通过分析顶板裂隙的发育情况，验证了模拟结果的准确性，并对矿井覆岩‘三带’(垮落带、裂隙带、弯曲下沉带)的特征进行了深入讨论。模拟结果显示，工作面推进的不同阶段，覆岩有不同的响应，如初次来压发生在工作面推进约30米时。此外，高抽巷的瓦斯抽采数据也证实了数值模拟的吻合性。最后，文章强调了在开采过程中煤层顶板的应力集中现象，以及不同距离的顶板所处的不同破坏状态。" 文章指出，深井半煤岩巷道在高地应力条件下，煤岩交界处容易出现结构破坏，如折帮和底鼓，这严重影响巷道的稳定性，需要多次支护以保证安全。针对这一问题，研究者选取申南凹煤矿的运输大巷作为研究实例，采用理论分析与数值模拟相结合的方式，深入剖析了破坏机理。他们提出了一种创新的支护技术——高预紧力穿层锚杆配合反底拱，通过FLAC3D软件进行模拟，旨在改善支护效果。 在数值模拟过程中，观察到随着工作面的推进，顶板的裂隙带高度会发生变化，对高抽巷的布置位置提供了指导。例如，当工作面推进150米时，裂隙带高度大约发展到距煤层顶板48.5米，表明在这个位置布置高抽巷较为适宜。通过监测高抽巷的瓦斯抽采数据，验证了数值模拟的准确性，初步来压发生于工作面推进约34米时，与模拟结果一致。 文章的结论部分总结了关键发现：开采过程中的应力集中导致煤层顶板的不均匀变形，初次来压发生在工作面推进约30米，而顶板的不同区域分别处于垮落带、裂隙带和弯曲下沉带。这些发现对于优化巷道支护设计和提高矿井的安全性具有重要实践意义。此外，通过参考多篇相关文献，进一步强化了研究的理论基础和实际应用价值。