动压影响下巷道围岩稳定性模拟研究.pdfVIP

2011年第2期 中州煤炭 总第 182期 动压影响下巷道 围岩稳定性模拟研究 徐 涛 ，岳 滨 ，王大顺 ，王超伟 (1．郑煤集 团公 司，河南 郑州 450042；2．煤炭工业郑州设计研 究院，河南 郑州 450007) 摘要 ：随着开采深度的不断增加 ，巷道 围岩稳定性也越来越差，尤其是受动压影响下的巷道 围岩稳定性研 究 更是一个极具挑战性的研究课题。采用数值模拟软件 ANSYS对动压影响下 的巷道 围岩稳定性进行数值模 拟研 究。研 究表 明：巷道顶底部受到 的竖直应力是引起巷道变形破坏 的主要作用力。 关键词 ：ANSYS；动压影响 ；巷道 ；围岩稳定性；数值模拟 中图分类号 ：TD322．4 文献标识码 ：B 文章编号 ：1003—0506(2011)02—0018一O3 随着矿山开采深度的不断增加 ，巷道围岩的稳 采工作面的采动影响。考虑到32071综采工作面的 定性也越来越差 ，深部开采 的煤矿巷道支护问题 已 顶板水和回采对 一300Ill东大巷的采动影 响，32071 成为煤矿工程技术人员所必须要面对的难题之一。 综采工作面的回风巷 、运输巷现在都还在掘进中，但 郑煤集团裴沟煤矿 目前已进入深部开采 ，且岩层 比 是进展速度 比较缓慢。一300m东大巷布置在二， 较破碎，巷道围岩稳定性较差。尤其是巷道同时还 煤层底板 L，一L 灰岩 中，南面是浮山寨断层 ，受其 受到来 自工作面的动压影响，在这样复杂的条件下 ， 影响，岩性极其破碎。 研究巷道围岩的稳定性更是一个极具挑战性的研究 2 模拟过程 课题 。以裴沟矿 一300m水平 东大巷为研究对象 ， 通过数值模拟软件 ANSYS对动压影响下的巷道 围 2．1 模型结构参数的确定 岩稳定性进行了数值模拟研究。 原岩的初始应力主要是指存在于地层 中未受工 程扰动的天然应力，也称为地应力。大量实际测量 1 工程概况 结果都表明 ，原岩的初始应力是地下工程开挖引起 郑煤集团公司裴沟煤矿位于新密市来集镇境 围岩变形和破坏 的最 主要 的作用力…。把整个模 内，主要开采二叠系二。煤层 ，采用立井多水平上下 型的计算范围设置为40m×40m，利用数值模拟软 山开拓 ，属于 “顶板软、煤质软、底板软”的三软不稳 件 ANSYS建立的数值计算模型如图 1所示。在计 定煤层。2010年核定生产能力为 205万 t／a，目前 算范围之内没有大型的构造活动，各岩层之间是整 上部的32、34采区的资源已接近枯竭 。为保证采区 合接触 ，并且原岩应力为大地静力场 ，同时在模型的 接替工作 ，必须开拓3l、42采区，而对这2个采区进 计算过程 中不考虑地下水活动的影响。该模型对左 行开拓 ，一300nl水平大巷的稳定性就显得尤为重 右边界均施加水平约束，底部边界施加竖直约束，对 要。当地的地面标高为 +220～+2401TI，正在开采 该巷道支护材料混凝土采用莫尔库伦强度准则 ，对 的一300m水平大巷 的埋深在 520m 以上，由于岩 岩石采用 Drucker--Prager强度准 则。对 29U型钢 层 比较破碎，围岩的稳定性较差 ，在如此深的水平进 采用弹性模型，数值模拟计算参数见表 1。 行开拓工作 比较 困难。 裴沟矿 一300m水平东大巷全长为 1800m。 该水平大巷从 32轨道下山开 口向东掘进 ，上距煤层 底板 10～15m，上方是 32051综采工作面 ，由于水 较大已经停采，但是外段大约有 900m都受 32