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深部软岩巷道矿压控制数值模拟研究 摘要: 本文基于ABAQUS有限元分析软件,采用三维模型构建的思路,建立深部软岩巷道矿压控制的数值模拟模型。通过对不同巷道断面、支护方式和压力条件下的模拟分析,探究软岩巷道在不同的矿山采掘条件下的变形和破坏情况,为深部软岩巷道的合理设计和支护提供理论基础。 关键词:深部软岩;巷道;数值模拟;矿压控制 引言: 在煤矿等采矿行业中,巷道的建设和矿压控制一直是一个非常重要的问题。在深部煤矿采掘工作中,软岩层是一个具有特殊性质的特殊岩石层,因其物理力学性质差异大、边界条件复杂等特点,导致巷道变形、破坏以及安全事故难以避免。为有效的控制巷道的变形和破坏,需要对巷道的支护方式和压力条件等因素进行研究分析。 本文主要从巷道的模型建立、支护方式、应力分布、变形及破坏形态等方面开展研究,探讨深部软岩巷道的矿压控制问题。 模型建立: 将采矿工程中典型的比例进行缩小,建立三维模型,通过ABAQUS数值模拟软件对巷道的矿压变形,进行模拟计算。模型包括采空区、巷道石加、支架等,设置边界条件以及应力、水压力等负载条件。 支护方式: 本文将巷道石加两旁设置了钢支架,支架包括山钢H型钢型材、锚杆等,将积聚在巷道之中、十分危险的应力分布尽可能转移到了通风巷道之外,达到盘活应力的目的,提高了巷道的稳定性。 应力分布: 根据模拟计算,巷道周围应力主要分布在巷道内壁和支架周边,进入支架内部时,应力值逐渐降低。同时,应力值随着巷道采空区的成长而扩大,应力分布的范围和巷道断面的形状有很大关系,这一结论为巷道结构设计和支护方式的确立提供了重要的指导。 变形及破坏形态: 通过对比分析不同条件巷道的变形情况,发现巷道采用钢支架后,巷道变形量明显减少,支架的存在可以有效控制巷道的破坏。同时,研究还发现,在具体支护方式的选取时需要考虑巷道的净跨度和岩层冻融状态等因素,以及巷道断面的形状等条件。 结论: 深部软岩巷道应力分布、变形及破坏状况的数值模拟研究,为矿山巷道的设计和支护提供了基础理论依据,同时也为巷道的矿压控制提供了新的思路和方法。在实际应用中,需要在巷道设计和支护方案的制定过程中考虑巷道断面和支护方式等因素,从而更好地保证巷道的安全和稳定。