散体介质锚拉支架支护作用深度解析与数值模拟

本文主要探讨了散体介质锚拉支架在矿井维护中的支护作用，针对V类顶板（如复合顶板、再生顶板和软煤顶板）的特殊性，通过实验室相似模拟实验和离散元数值分析进行深入研究。实验中，研究者选择了矩形巷道作为原型，其跨度和高度分别为3.4米和2.4米，通过几何缩比c=12，将实际尺寸转化为模型尺寸，模拟巷道为280毫米跨度和200毫米高度。锚拉支架的设计包含3股直径为0.79毫米的铅丝锚杆和3股铅丝拉杆，以及0.3毫米菱形钢丝网和细纱窗网组成的防护结构。 实验过程包括锚杆的安装，其中锚杆角度为45度，采用有机玻璃杆进行模拟，以精确测量锚杆的应力和拉杆的受力情况。研究发现，锚拉支架在顶板中形成两个拱形结构，其中第二拱处的水平应力显著高于第一拱，且两个拱的上下水平应力都表现出明显的压力下降趋势。这一结果表明，锚拉支架在承受较小的力下就能有效地维持顶板的稳定性，从而实现理想的支护效果。 通过离散元数值分析软件UDEC 3.0，研究人员对这一现象进行了更为细致和定量的分析，进一步验证了模拟实验的结果。这种方法对于优化散体介质锚拉支架的设计、预测其在实际工作条件下的性能具有重要意义，有助于减少矿井维护中的材料消耗和资金投入。 关键词：散体介质、锚拉支架、相似模拟实验、离散元、数值模拟分析。这项研究不仅为解决煤矿复杂顶板维护问题提供了理论依据，也为提高矿井安全性和经济效益提供了科学指导。