UDEC离散元法下液压支架支护强度与顶板沉降关系研究

在井下开采过程中，特厚煤层的综放工作面上方覆岩的移动行为对液压支架的支护强度有着至关重要的影响。针对这一问题，本文主要采用了UDEC（Unified Discrete Element Code）——一种先进的离散元分析软件来进行深入研究。UDEC允许研究人员细致地模拟复杂的岩石力学行为，包括支架与周围岩石的相互作用。 作者韩文龙通过对工作面覆岩移动特性的研究，构建了一个精细的模型，其中包含了含煤岩层的物理力学参数，如弹性模量、泊松比、抗压强度等。通过在模型中设置不同的支护强度条件，他分析了这些强度对工作面上方覆岩移动的影响，特别是在顶板的最大沉降量上。 研究发现，工作面顶板的最大沉降量与支架支护强度之间存在显著的指数关系。这意味着随着支护强度的增加，顶板的下沉速度或幅度会迅速减小。然而，这个关系并非线性的，而是呈现出非线性趋势，这在实际操作中意味着在一定程度上，增加支护强度可能并不能带来显著的沉降降低效果，直到达到一个最优的支护强度值。 经过数值模拟和数据分析，韩文龙建议该工作面合理支护强度的取值范围为0.8～1.2MPa。这个范围既能确保工作面的安全性，防止过早的顶板垮塌，又能兼顾经济效益，避免不必要的资源浪费。这个结论对于优化煤矿开采过程中的支护策略具有重要意义，有助于提升生产效率和降低风险。 本文的研究不仅提供了关于液压支架支护强度与工作面覆岩移动之间关系的具体量化数据，也为煤炭行业的安全生产实践提供了科学依据。同时，它也展示了UDEC在复杂地下工程中的应用价值，即通过数值模拟来预测和控制地质灾害，从而保障矿井的稳定和高效运行。未来，这种基于UDEC的深入研究还有望在更广泛的煤炭开采和岩体稳定性分析中发挥重要作用。