FLAC3D模拟研究：巷道围岩稳定性与支护参数优化

"穆磊，赵龙刚．基于FLAC3D数值模拟的巷道围岩稳定性及支护参数设计研究［J］．能源与环保，2018，40(12):170-173．" 在矿业工程中，巷道的稳定性和支护设计是至关重要的，因为这直接影响到矿井的安全生产和矿工的生命安全。本文通过理论分析和FLAC3D数值模拟技术，深入探讨了巷道围岩的稳定性及其支护参数的设计。FLAC3D是一种广泛应用于岩土工程领域的三维离散元程序，能够精确模拟地层的非线性力学行为，因此在巷道稳定性分析中具有显著优势。 首先，研究者运用悬吊理论和压力拱理论来校核巷道支护参数，如预紧力和间排距。悬吊理论强调了巷道顶部的锚索对围岩的支撑作用，而压力拱理论则考虑了巷道周边岩体在压力下形成的自我支撑拱形结构。通过对这些参数的分析，确认了锚索的支护强度足以满足巷道的支护需求。 接着，研究人员通过FLAC3D数值模拟，研究了不同锚杆长度和排距对巷道稳定性的影响。他们比较了围岩应力、巷道断面收缩率以及塑性区分布的变化情况。围岩应力反映了岩体受开采活动影响后的应力状态，断面收缩率则体现了巷道因围岩变形导致的尺寸减小程度，塑性区分布则揭示了岩体中发生永久变形的区域。通过一系列的模拟实验，研究发现锚杆的最佳长度为2.0米，最优的排距为0.8米。这些参数的确定，有助于在保证巷道稳定性的同时，减少支护成本，提高矿井的经济效益。 该研究的结果对于相似地质条件下的巷道支护设计具有重要的参考价值。通过科学的数值模拟方法，不仅可以更准确地预测和控制巷道的变形，还可以优化支护方案，提高矿井的安全生产水平。同时，这种方法也为企业提供了依据，以便在实际操作中做出更加合理、经济的决策，减少由于围岩失稳造成的事故风险。 基于FLAC3D数值模拟的研究方法为巷道围岩稳定性分析和支护参数设计提供了一种先进且实用的技术手段，对于提升我国矿业工程的科技含量和安全性具有积极的推动作用。未来，这种技术有望在更多的工程项目中得到广泛应用，并进一步推动矿井安全技术的发展。