回采影响下煤层巷道围岩变形破坏数值模拟

崔莹妹江中宇杜佳骏刘帅侯超杰姚柏聪

(辽宁工程技术大学土木工程学院，辽宁阜新 123000)

1 概述

目前，中国煤炭开采技术先进，煤炭开采技术的需求也很高。为确保施工技术的安全性，研究采煤影响下煤层路周围岩石的破坏是非常重要的［1］。在分析隧道稳定性和施工技术方面上，姜波［2］利用位移反分析法研究。Carranza等［3］分析了隧道纵剖面变形曲线等;李树忱等［4］分析隧道围岩稳定性;易富等［5］研究了隧道不同埋深、不一样开挖状态下施工对公路路面影响;马亢等［6］利用主块理论研究岩石相关破坏的主要模式;刘建友等［7］分析了不同结构围岩的变形机制提出隧道变形的尺寸效应。孙闯等［8］分析了周围石材的峰后强度特性，建立了软弱围岩力学模型。张妍珺等［9］基于收敛—约束法采用有限差分法分析围岩变形特征;李煜舲等［10］探讨收敛损失的影响。

2 数值模拟分析

2.1 模型建立

根据实验数据，模拟巷道工作面开采数值模型，见图1。

图1 数值计算模型

2.2 数值计算

用于模拟采矿影响下采矿道路上路地面，地板和两组石材屋顶移动的转移，以及道路周围岩石压力分布规律。在30 m连续采矿设计中，模拟采矿表面有效，采用c影响下铅支撑电压的分布。在软岩巷道受相邻工作面采动影响条件下，以回风巷道地质条件为依据:

1)支护方案一为采用锚杆和金属网的联合支护方式，其中顶板的锚杆采用20×2 100 mm的螺纹钢锚杆，锚杆的布置按照梅花形布置，其中间排距为0.8 m×0.8 m，锚杆的布设过程中还架设钢带，巷道顶部为金属网。螺栓由Φ18×2 100 mm 钢筋锚固件制成，间排距0.8 m×0.8 m，巷道两侧采用钢筋网。

2)支护方案二为锚杆+钢筋网+锚索的联合支护方式，其中顶部的锚杆采用20×2 200 mm螺纹钢锚杆，锚杆的布置按照梅花形布置，其中间排距0.8 m×0.8 m，锚杆的布设过程中还架设钢带，巷道顶部为金属网。巷道的两帮锚杆采用 Φ18×2 000 mm 钢筋锚杆，间距 0.8 m×0.8 m，帮网采用金属网。锚索支撑在15.24×7 000 mm锚索顶板中间排成一排，间距为1.5 m。

我们采用方案一，下面将对方案一进行模拟。