顶板淋水对巷道围岩变形的数值分析及其防治措施

"顶板淋水对巷道围岩变形的影响数值分析" 在煤炭开采过程中，巷道稳定性是保障矿井安全的重要因素之一。本文通过数值模拟的方法，对巷道掘进过程中，尤其是在顶板受到淋水影响时，围岩的受力、变形和破坏特性进行了深入研究。这一研究对于预防巷道顶板冒落事故具有重要的实践意义。 首先，研究表明，淋水对岩体的物理力学性质有显著影响。当巷道顶板遭受淋水，岩体会发生膨胀变形，这是因为水分渗透到岩体内部，导致岩石孔隙率增加，体积膨胀。同时，淋水还会使得岩体的应力状态发生变化，引起应力增大，应力集中区域的范围也随之扩大。这种应力状态的变化增加了岩体的不稳定性。 其次，岩体遇水后，其强度会降低。这主要是因为水分使得岩体内部的颗粒间凝聚力减弱，降低了岩体的整体承载能力。在应力增大和强度降低的双重作用下，围岩的变形明显加剧，甚至可能引发岩体的破坏。这种情况在数值模拟中表现为顶板下沉量的显著增加，以及顶板塑性区的大幅度扩展。 以鄂尔多斯某矿的实际物理力学参数进行的数值计算为例，结果显示，顶板淋水时，垂直应力和水平应力分别比无淋水时增加了50%和13.8%，这意味着顶板承受的压力显著增加。此外，顶板的下沉量相比无淋水时增长了450%，顶板塑性区的范围扩大至无水条件下的2.3倍，这表明淋水对巷道稳定性的影响极其严重。 针对这种情况，文章提出了两种可能的防治措施：一是注浆加固，通过注入浆液填充岩体内的空隙，提高岩体的完整性，减少水分对岩体的侵蚀；二是架棚，通过在巷道顶部架设支撑结构，直接承受顶板的压力，防止顶板因水分影响而发生冒落。 总结来说，顶板淋水对巷道围岩的影响主要体现在岩体性质的变化、应力状态的改变以及变形和破坏的加剧。通过数值分析，我们可以更深入地理解这些影响机制，并据此制定相应的工程对策，以确保矿井的安全运营。对于类似地质条件的煤矿，及时采取注浆加固或架棚等方法，将有助于显著降低顶板冒落事故的风险。