厚煤层小煤柱巷道采掘交锋应力模拟分析

"该研究以晋华宫矿12-3#层5107巷为实例，通过FLAC3D软件对厚煤层小煤柱巷道在采掘交锋时的应力变化进行了模拟分析。研究显示，在交锋前，巷道顶底角存在应力集中，最大应力为12 MPa，第二应力随深度增加，在煤壁深处达到最大。交锋后，巷道浅部的第一主应力增量波动明显，顶板上方和煤柱侧的应力增加，最大增量达4.78 MPa，而第二应力则呈现下降趋势。该研究旨在为巷道合理支护设计提供理论支持，以应对采掘交锋带来的安全风险。" 这篇研究主要关注的是厚煤层开采中的一个重要问题——小煤柱巷道在采掘交锋时的应力变化规律。厚煤层开采通常涉及到大量的资源浪费，因为传统的做法是设置宽度较大的煤柱以维持稳定性，但这种方式在煤层厚度大的情况下尤为不可取。研究选择晋华宫矿12-3#层5107巷作为实际案例，利用FLAC3D这一岩土工程数值模拟工具，对小煤柱条件下巷道应力变化进行模拟。 研究结果显示，在采掘交锋前，巷道的顶底角出现了小范围的应力集中，最高可达12 MPa，这表明了巷道开挖对周围岩体产生了显著的应力影响。同时，第二应力沿巷道表面向深处递增，最显著的应力值出现在煤壁深处。这为理解巷道初期的稳定状态提供了依据。 进入采掘交锋阶段，巷道浅部的第一主应力增量表现出较大的波动，特别是在顶板上部和煤柱一侧的顶角，应力有显著的增加，最大增量达到4.78 MPa，这可能预示着潜在的巷道变形或破坏风险。而第二应力在此阶段并未增加，反而在某些区域有所降低，这可能与采动引起的应力重新分布有关。 这些发现对于矿井的支护设计具有重要的指导意义。了解采掘交锋后的应力变化规律，有助于制定更为科学、合理的支护策略，以防止巷道冒顶等安全事故的发生，同时也为优化煤柱尺寸，减少煤炭资源浪费提供了理论支持。通过数值模拟的方法，研究者可以预测并控制开采过程中的力学行为，从而提高矿井的安全性和经济性。