FLAC3D模拟下的软弱夹层对巷道顶板稳定性影响研究

本文主要探讨了软弱夹层对巷道顶板稳定性的影响，以晋华宫矿12-3#层301盘区2107巷为例，该巷道顶部存在约1.1米厚的煤和灰色粉砂岩软弱层，这对巷道的稳定性构成挑战。作者利用FLAC3D软件，这是一种在岩土工程中广泛使用的数值模拟工具，来模拟不同软弱夹层厚度和距离巷顶板表面的情况，以评估无支护时的顶板稳定性。 FLAC3D模拟过程中，研究者特别关注了软弱夹层厚度的变化以及它与巷顶板表面的距离对顶板松动圈的影响。顶板松动圈是指巷道顶板在没有支撑情况下可能发生的垮塌区域。通过MATLAB软件，他们运用响应曲面法进行数据分析，这种方法有助于找出顶板松动圈厚度与软弱夹层参数之间的函数关系。 研究结果显示，当软弱夹层厚度为1.1米，且位于距顶板表面1.65米的位置时，无支护情况下巷道的顶板松动圈厚度约为1.29米。这一发现为巷道的支护设计提供了重要的指导，因为了解这些关键参数可以帮助工程师们更好地预测和防止顶板事故的发生，从而保障煤矿的安全生产和快速发展。 据数据，我国煤矿顶板事故频发，占总事故的较大比例，这强调了顶板稳定性研究的重要性。通过对类似晋华宫矿这种存在软弱夹层巷道的深入研究，可以提升整个行业的安全水平，减少事故发生的可能性，为煤矿开采的可持续发展奠定坚实的基础。 本研究不仅提供了实际工程中的具体案例，还展示了如何通过数值模拟和统计分析方法解决顶板稳定性问题，对于矿产开采工程中的风险评估和支护策略优化具有很高的实用价值。