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基于UDEC巷道掘进矿压显现的数值模拟
摘要
为了研究巷道掘进对矿山的矿压影响，本文基于UDEC数值模拟工具，对巷道掘进矿压显现进行了研究。通过对不同开挖尺寸和支护方案的模拟，研究了巷道掘进矿压的规律和影响因素。研究结果表明，巷道掘进对矿山的破坏程度和矿压的大小有很大影响，因此需要在设计掘进方案时做出合理的选择。本文对巷道掘进矿压显现的数值模拟研究提供了一定参考价值。
关键词：UDEC；巷道掘进；矿压显现；数值模拟；支护方案
引言
近年来，我国井巷工程建设快速发展，巷道掘进技术不断提高。然而，随着巷道掘进的不断深入和远距离布置，地压条件也日益恶劣。这对井下矿工的生命安全和矿山的生产经营都带来了很大的挑战。因此，研究巷道掘进矿压显现的规律和影响因素，对于保障井下矿工的安全和矿山的正常生产具有重要意义。
数值模拟是一种先进的矿山工程研究方法，能够快速准确地模拟巷道掘进过程中矿压的显现。其中，UDEC数值模拟软件是一款专门用于模拟岩石和土体力学问题的工具，在研究巷道掘进矿压显现方面具有很大优势。本文通过对不同支护方案和开挖尺寸的模拟，研究巷道掘进矿压显现的规律和影响因素，以期为掘进工程的设计和实施提供参考。
研究方法
本文采用UDEC数值模拟工具对巷道掘进过程中矿压显现进行模拟，并研究不同支护方案和开挖尺寸对矿压的影响。具体方法如下：
1.绘制模型
首先，在UDEC软件中绘制模型。模型包括巷道和岩石体。根据实际巷道的尺寸和形状，绘制巷道模型，并根据巷道尺寸和地质条件设计岩石体模型。
2.定义材料属性
对于模型中的材料，需要定义其力学性质参数，包括弹性模量、泊松比等。这些参数的选择应考虑到实际地质条件，以得到更准确的模拟结果。
3.设定边界条件
接下来确定模型中的边界条件，例如巷道的脚部是否支撑等。在模型中设置整个仿真过程中的约束边界条件，以确保模拟的真实性和可靠性。
4.进行模拟计算
模型绘制完成后，对其进行模拟计算。在模拟计算过程中，通过UDEC求解器，对模型中的参数进行迭代计算，以得到巷道掘进过程中的变形和矿压分布。
实验结果及分析
本文模拟了不同开挖尺寸和支护方案下的巷道掘进矿压显现。以下是模拟结果的具体描述和分析。
1.不同开挖尺寸对矿压的影响
在模拟中，分别采用了不同的开挖尺寸对巷道的破坏和矿压分布进行了研究。模拟结果表明，随着开挖尺寸的增大，矿山的破坏程度越大，矿压也越大。这是因为开挖尺寸的增大导致巷道周围矿体的受力面积增大，矿压也跟着增加。因此，在设计开挖尺寸时需要考虑到安全和生产的平衡。
2.不同支护方案对矿压的影响
不同支护方案对巷道矿压的影响同样重要。在模拟中，尝试了喷浆加锚杆、喷浆加护筒、预制片支护和单桁防护4种不同的支护方案。结果表明，相比较其他的支护方案，喷浆加锚杆和喷浆加护筒支护方案对矿压的控制效果更好。这是因为这两种支护方案具有很好的支撑能力和变形能力，能够有效地控制巷道的破坏和矿压的产生。
结论
通过对巷道掘进矿压显现的数值模拟研究，本文得出以下结论：
1.开挖尺寸对巷道矿压有显著影响，因此在设计巷道掘进方案时需要考虑其尺寸对矿压的影响。
2.喷浆加锚杆和喷浆加护筒支护方案对巷道掘进矿压的控制效果更好，应作为掘进设计和支护方案的首选。
本文的研究方法和研究结果，对于巷道掘进矿压显现的数值模拟研究具有参考价值，也对今后的矿山工程建设提供了一定的参考和借鉴。同时，本文也有待于进一步的完善和深入研究。