工作面顺槽巷道锚杆支护设计数值模拟研究

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1、工作面顺槽巷道锚杆支护设计数值模拟研究秦玉红*510152025303540（重庆煤矿安全监察局）摘要：近年来，随着计算机技术的快速发展，与工程实际问题相结合的计算机数值模拟技术，在矿山工程中得到了广泛的推广和应用。以某矿3107工作面顺槽巷道为背景，建立有限元模型对锚杆支护参数进行数值模拟，确定出巷道围岩的剪切破坏范围和合理的锚固深度，并利用数值模拟计算出合理的锚杆安装应力，达到最佳组合梁的支护效果。关键词：顺槽巷道；锚杆支护；数值模拟中图分类号：TD822Numericalsimulation

2、ofboltsupportdesigninworkingsurfacecrossheadingQinYuhong(ChongqingCoalMineSafetySupervisionBureau)Abstract:Inrecentyears,withtherapiddevelopmentofcomputertechnology,thecomputernumericalsimulationtechnologycombinedwiththepracticalengineeringproblems,hasb

3、eenwidelypromotedandappliedinminingengineering.Totakeacoalmine3107workingfacecrossheadingasanexample,establishedthefiniteelementmodeloftheboltsupportparametersfornumericalsimulation,determinedthescopeofshearfailureofroadwaysurroundingrockandthereasonabl

4、eanchoragedepth.Usingnumericalsimulationtocalculatethereasonableboltmountingstress,toachievethebestcombinationbeamsupportingeffect.Keywords:Crossheading;Boltsupport;Numericalsimulation0引言锚杆支护技术是一种成熟的支护技术，具有支护主动及时、成本低效果好、施工工艺简单的特点，在矿山工程支护中得到了广泛的应用。但是锚杆支护

5、的施工具有隐蔽性，对锚杆施工质量和实际工作状态难以进行有效的监测，同时由于工程地质条件的复杂性和多变性，在进行巷道的锚杆支护设计时很难做到支护技术参数的科学合理。近年来，随着计算机技术的快速发展，与工程实际问题相结合的计算机数值模拟技术，在矿山工程中得到了广泛的推广和应用，尤其是在巷道支护工艺设计方面取得了很多有价值的研究成果，对于指导矿山工[1]1工程概况某矿3107工作面开采3号煤层，煤层倾角为6.5～13º，平均厚度5.9米，采用综采放顶煤开采工艺，工作面顺槽沿3号煤层的底板掘进，采用矩形断面，

6、顺槽巷道断面荒宽4m、荒高2.9m，巷道的顶部留有3m左右的煤。巷道埋深922～936米，原岩应力较大，支护比较困难。煤层及顶底板岩层的物理力学性质参数如表1所示。表1煤层及顶底板岩层的物理力学性质参数Tab.1Thephysicalandmechanicalpropertiesofcoalseamroof&floor作者简介：秦玉红（1979-），男，注册安全工程师，从事煤矿安全监察和煤矿安全开采技术研究.E-mail:chinaqyh@163.com-1-程设计和实践都有重要的指导意义。岩层粉砂

7、岩细砂岩泥岩砂质泥岩中砂岩3煤泥岩厚度/m61235105.95单轴抗压强度/MPa74.37144.5873.2784.29121.4334.5137.41单向抗拉强度/MPa4.7810.14.884.156.721.565.68弹性模量332.4968.4732.6945.3072.6810.8742.52泊松比0.130.220.130.120.20.20.19内聚力/MPa23.4934.6123.4920.5728.7410.523.88内摩擦角/°26.6522.1626.

8、6525.4730.3922.4928.702矩形顺槽巷道锚杆支护设计的关键因素[2]槽巷道来说，适合采用组合梁支护理论。在组合梁支护理论中，锚杆支护设计的两个关键因45[3]2.1锚杆的锚固深度合理的锚固深度是锚杆支护系统成功的一个关键因素。合理的锚固深度，应该保证将锚杆锚固在相对比较稳定的岩层中。在该矿工作面顺槽的工程地质条件下，由于顺槽顶部有厚约3m的顶煤存在，很难锚到坚硬的岩石中。为了保证锚杆充分发挥其效能，提高锚杆的支50护效率，锚杆应锚