浅埋煤层巷道锚杆支护参数优化的数值模拟研究

巷道锚杆支护参数优化是一项关键的工程技术任务，特别是在像内蒙古金峰矿区唐公沟煤矿这样的特定地质条件下。该地区的煤层埋藏较浅，顶底板主要由粉砂岩、砂质泥岩以及层状碎屑岩构成，这些属于软弱到半坚硬的岩层，其岩石抗压强度低，稳固性差，并容易风化破碎，导致巷道围岩的稳定性面临挑战。针对这一问题，研究人员张春、茅献彪等人利用数值模拟与现场观测相结合的方法，对回采巷道的锚杆支护参数进行了深入研究。 他们发现，巷道围岩的变形量与锚杆支护排距和锚杆深度之间存在明显的关系。随着排距的增大，巷道围岩的变形几乎呈指数增长，而锚杆程度的增加则以对数规律减少，最终趋于稳定。通过对数据的回归分析，他们建议在间排距为1000mm×1000mm、锚杆长度取1.8m的情况下，可以实现较为理想的支护效果。 锚杆支护参数的优化设计是确保巷道安全、经济的关键环节。由于地下工程环境的复杂性和巷道受力的多样性，参数优化需要综合考虑巷道围岩地质条件、埋深、受力特点等因素。传统的工程类比法、理论计算法、相似模拟法虽然有一定应用，但面对地下复杂情况可能效率低下，且难以找到最佳参数组合。相比之下，数值模拟方法因其可模拟大量参数变化、预测性能优越而受到青睐。 本文以唐公沟矿为例，通过数值仿真分析，对浅埋深、围岩松散和顶底板易风化破碎的巷道支护结构进行了深入探讨，旨在优化锚杆间距、锚杆长度和排距等参数，以提高巷道稳定性，降低工程成本，同时确保施工过程的安全可靠性。这种方法对于指导类似地质条件下的巷道支护实践具有重要意义，也为未来其他矿山工程提供了科学依据和技术参考。