数值模拟法确定孤岛工作面合理煤柱宽度研究

"孤岛工作面窄煤柱尺寸模拟——基于查庄煤层地质条件的数值模拟研究" 在煤矿开采过程中，孤岛工作面的窄煤柱设计是一个关键问题，直接影响到巷道的安全稳定和煤炭资源的高效利用。本文通过深入探讨查庄煤层的地质条件，采用数值模拟软件FLAC3D进行模拟分析，旨在确定最优的煤柱宽度，以减少巷道破坏并确保生产安全。 首先，FLAC3D是一款强大的三维离散元分析软件，适用于地壳工程和采矿工程中的复杂力学问题。在本研究中，该软件被用于建立坚硬顶板孤岛工作面的力学模型，模拟不同煤柱宽度（2m、3m、4m、5m）下的巷道稳定性。通过模拟，可以观察巷道围岩的垂直位移、水平位移、塑性破坏状态以及垂直和水平应力分布情况。 研究结果显示，回采巷道在孤岛工作面中受到的采动影响显著，导致巷道变形和破坏程度加剧，同时伴随着水平和垂直应力的增加。这种增加的应力是导致顶板下沉、底臌以及两帮变形的主要原因。进一步的分析发现，煤柱宽度为4m时，既可以有效控制巷道的变形，又能在经济效益和技术可行性之间达到平衡。在这个宽度下，巷道的破坏程度较轻，围岩位移量小，有利于巷道的维护和长期稳定性。 关键词涉及到顶板管理、应力分析、煤柱设计和数值模拟方法，这些都是矿井开采中的核心问题。顶板管理是防止矿井坍塌、保障工人安全的关键；应力分析有助于预测和控制开采过程中的力学反应；煤柱设计则直接关系到资源回收率和巷道稳定性；而数值模拟则提供了一种科学的、定量的方法，帮助工程师理解和优化矿井结构。 本研究通过数值模拟技术，为实际煤矿开采提供了关于孤岛工作面煤柱宽度选择的理论依据，对于指导煤矿安全高效开采具有重要意义。同时，这种方法论也可以推广到其他地质条件相似的矿井，为全球煤炭行业的可持续发展贡献力量。