高预应力锚杆支护抑制煤与瓦斯突出的数值模拟研究

"高预应力锚杆支护对煤与瓦斯突出控制作用研究" 这篇研究主要探讨了在高瓦斯煤层掘进巷道中，采用高预应力锚杆支护技术对煤与瓦斯突出的控制效果。通过FLAC3D和COMSOL Multiphysics两款软件进行多物理场数值模拟，研究人员分析了不同支护条件下的煤岩体应力场、能量场分布以及瓦斯流动规律。 首先，研究指出锚杆预应力在巷道横截面上形成了一种整体的压应力结构。这种结构在掘进前方及后方的支护区域形成连续分布的压应力带，使得预应力能够扩散至空顶区。预应力的增加会扩大其扩散范围，这对于抑制空顶区的煤岩破碎和变形具有显著效果。空顶区是煤与瓦斯突出的高风险区域，因此，预应力锚杆支护有助于改善这一状况，减少巷道周边的不稳定性。 其次，高预应力锚杆支护可以减少煤岩体内的能量集中。在煤层开采过程中，能量的积累可能导致煤与瓦斯突出的发生。然而，通过高预应力锚杆的施加，能量的集中程度得以降低，这在一定程度上防止了瓦斯的积聚，从而降低了瓦斯突出的可能性。 此外，该研究还强调了高预应力锚杆支护在降低煤与瓦斯突出危险方面的作用。煤与瓦斯突出是煤矿开采中的重大安全隐患，它可能导致严重的人员伤亡和生产事故。通过优化锚杆支护策略，可以有效地改善煤层的力学状态，减少瓦斯的移动和聚集，从而提高矿井的安全性。 这项工作揭示了高预应力锚杆支护在控制煤与瓦斯突出方面的积极作用，并提供了基于数值模拟的科学依据。这些发现对于指导实际的煤矿安全生产，尤其是在高瓦斯煤层的开采中，具有重要的理论和实践意义。通过改进支护技术，不仅可以提高巷道的稳定性，还可以减少潜在的灾害风险，保障矿工的生命安全和矿产资源的可持续开采。