深部巷道支護(hù)系統(tǒng)模擬研究

馬斌

摘 要：本文針對(duì)深部巷道支護(hù)系統(tǒng)的模擬情況進(jìn)行分析，為保證系統(tǒng)模擬的有效性和針對(duì)性，與某煤礦進(jìn)行結(jié)合分析。這樣不僅能夠從根本上對(duì)各種不同類型的支護(hù)方案進(jìn)行合理的選擇和利用，而且還能夠發(fā)揮出良好的支護(hù)效果。

關(guān)鍵詞：深部巷道;巷道支護(hù);系統(tǒng)模擬

煤礦資源一直以來都是我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中非常重要的能源之一，也是目前人們?nèi)粘Ｉ钪蟹浅Ｖ匾馁Y源。特別是近年來，對(duì)各種不同類型的資源和能源需求量不斷增加。在這種大環(huán)境背景下，煤礦企業(yè)要加大對(duì)煤礦資源的開采力度，但是由于煤礦井下作業(yè)具有一定的風(fēng)險(xiǎn)性。所以要結(jié)合實(shí)際情況，加強(qiáng)對(duì)深部巷道支護(hù)的構(gòu)建，這樣不僅有利于提高煤礦資源的開采率，而且還能夠從根本上為井下作業(yè)人員的人身安全提供保障。

1 某煤礦工程的具體情況

在針對(duì)深部道支護(hù)情況進(jìn)行分析的時(shí)候，為了保證系統(tǒng)在模擬過程中的有效性，需要與實(shí)際案例進(jìn)行有效結(jié)合，這樣有利于保證支護(hù)系統(tǒng)模擬構(gòu)建的針對(duì)性。某煤礦工程的工作面東上順槽的15層煤層，在經(jīng)過對(duì)該煤層的測(cè)量之后，發(fā)現(xiàn)該煤層的厚度大概是1.3m，與此同時(shí)，煤層的傾角大概在22°左右。與實(shí)際情況進(jìn)行結(jié)合之后發(fā)現(xiàn)，該煤礦工程的局部面是15和16層煤層的合層，在合層的中間的發(fā)育具有粉砂巖。在針對(duì)其自身的硬度進(jìn)行分析的時(shí)候，發(fā)現(xiàn)與其相對(duì)應(yīng)的普氏硬度系數(shù)f=3。除此之外，在針對(duì)該煤礦工程進(jìn)行分析和研究的時(shí)候，與實(shí)際情況進(jìn)行結(jié)合，發(fā)現(xiàn)其在直接頂為6m左右的粉砂巖的時(shí)候，處于這一層的巖層當(dāng)中并沒有任何水資源[1]。而在10m左右的中細(xì)砂巖當(dāng)中，則直接是充水含水層，水資源在其中的富裕性達(dá)到了中等水平。另外，與實(shí)際情況進(jìn)行結(jié)合之后，發(fā)現(xiàn)其底板厚度在1m左右的粉砂巖或者是泥巖中，已經(jīng)可以呈現(xiàn)出團(tuán)塊的狀態(tài)，并且其中并沒有任何的層理。在進(jìn)行實(shí)地考查和分析的時(shí)候，發(fā)現(xiàn)雖然其自身具有一定的膨脹性特征，但是由于其本身的厚度比較小，所以在具體開采過程，并不會(huì)導(dǎo)致巷道出現(xiàn)變形情況。

2 深部巷道支護(hù)系統(tǒng)模擬

2.1 不同錨桿間距巷道圍巖穩(wěn)定性

在針對(duì)深部巷道支護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行模擬的時(shí)候，要與實(shí)際情況進(jìn)行結(jié)合，采取有針對(duì)性的措施，實(shí)現(xiàn)對(duì)該系統(tǒng)科學(xué)合理的運(yùn)作。這樣不僅有利于保證模擬的有效性和針對(duì)性，而且還能夠最大限度保證對(duì)巷道起到良好的支護(hù)作用。在具體操作過程中，可以結(jié)合實(shí)際情況，利用FLAC3D數(shù)值模擬的方式來進(jìn)行具體操作，同時(shí)還可以通過這種方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)各種不同類型方案的有效對(duì)比。在對(duì)方案進(jìn)行對(duì)比和選擇利用的時(shí)候，可以從中選擇出具有經(jīng)濟(jì)性和安全性特征的錨桿支護(hù)方案，這樣有利于提高支護(hù)質(zhì)量。在針對(duì)不同類型的支護(hù)形式進(jìn)行選擇的時(shí)候，要與模擬方案進(jìn)行結(jié)合分析，在方案的對(duì)比過程中，要對(duì)數(shù)值進(jìn)行模擬處理。這樣做的根本目的是為了對(duì)各個(gè)方案當(dāng)中的優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)進(jìn)行分析，由于每一個(gè)方案在制定和具體落實(shí)過程中，在錨桿、間距等各個(gè)方面所成下處的預(yù)應(yīng)力等都具有明顯的差異性。所以要結(jié)合實(shí)際情況，積極采取有針對(duì)性的措施，這樣才能夠保證模擬的效果，同時(shí)還能夠保證為深部巷道提出有針對(duì)性的支護(hù)方案。

在針對(duì)兩幫移近量進(jìn)行分析的時(shí)候，要與各個(gè)不同方案中所呈現(xiàn)出結(jié)果進(jìn)行結(jié)合，這樣有利于選擇出最優(yōu)的方案。與支護(hù)方案1進(jìn)行分析的時(shí)候，發(fā)現(xiàn)兩幫移近量在81mm，而在利用支護(hù)方案2的時(shí)候，其中的兩幫移近量已經(jīng)可以達(dá)到90mm。除此之外，在利用支護(hù)方案3的時(shí)候，與其相對(duì)應(yīng)的兩幫移近量已經(jīng)可以達(dá)到95mm。在這一背景下，將方案2和方案3進(jìn)行對(duì)比分析，發(fā)現(xiàn)方案2的右?guī)鸵平颗c方案3相比，要明顯小一些。與此同時(shí)，方案1的右?guī)鸵平颗c方案2相比，也要明顯的小一些[2]。由此可以看出，在這幾個(gè)方案當(dāng)中，有關(guān)右側(cè)的幫移近量范圍，只有方案1的范圍呈現(xiàn)出明顯縮小的狀態(tài)。

2.2 不同錨桿預(yù)緊力的巷道圍巖穩(wěn)定性

在與實(shí)際情況進(jìn)行結(jié)合分析之后，發(fā)現(xiàn)在針對(duì)深部巷道支護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行模擬處理的時(shí)候，為了保證最終模擬結(jié)果的有效性和穩(wěn)定性，必須要結(jié)合實(shí)際情況，對(duì)巷道圍巖本身的穩(wěn)定性進(jìn)行研究，這樣不僅有利于從中選擇出符合實(shí)際要求的支護(hù)方案，而且還能夠從根本上保證支護(hù)效果。

在針對(duì)各種不同類型的錨桿預(yù)緊力巷道圍巖穩(wěn)定性進(jìn)行分析和研究的時(shí)候，需要注意的一點(diǎn)就是，如果錨桿自身的間排距處于確定的狀態(tài)下，那么錨桿最合適的間排距是800mm×900mm。在這種背景下，可以結(jié)合實(shí)際情況，對(duì)錨桿施加各種不同類型的應(yīng)力，這樣不僅從根本上保證可以選擇出最優(yōu)的支護(hù)方案，而且還能夠結(jié)合實(shí)際情況，對(duì)這些不同應(yīng)力進(jìn)行科學(xué)合理的判斷。最終得出的應(yīng)力分別是40kN、60kN、80kN。

在與各個(gè)方案進(jìn)行對(duì)比分析之后，發(fā)現(xiàn)錨桿自身的預(yù)應(yīng)力如果比較高的時(shí)候，那么圍巖自身會(huì)受到的施加壓力就會(huì)越來越大。這樣不僅有利于減少巷道在掘進(jìn)過程中的風(fēng)險(xiǎn)因素，而且還能夠從根本上保證錨桿的主動(dòng)支護(hù)作用可以得到有效發(fā)揮。

3 結(jié)束語

在針對(duì)深部巷道進(jìn)行支護(hù)系統(tǒng)模擬的時(shí)候，其根本目的是為了根據(jù)不同的實(shí)際情況，對(duì)現(xiàn)有的支護(hù)方案進(jìn)行對(duì)比分析。這樣不僅有利于選擇出最符合實(shí)際情況的支護(hù)方案，而且還能夠保證巷道圍巖的穩(wěn)定性，為井下作業(yè)人員的人身安全提供保障。

參考文獻(xiàn)：

[1]楊永勝.軟巖夾層巷道頂板安全控制及錨固支護(hù)方法分析[J].能源技術(shù)與管理，2019，44（01）：79-81.

[2]金銀財(cái)，王子越.高預(yù)應(yīng)力強(qiáng)力支護(hù)系統(tǒng)在高瓦斯煤層巷道中的應(yīng)用[J].煤炭技術(shù)，2019，38（02）：97-99.