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顶板大跨度式煤巷岩棉板稳定性的技术分析

  某煤厂大跨度煤巷道在运用中出现了顶板、两帮及底板均出现不同程度变形,对此,亟需研究巷道跨度对复合顶板条件煤巷岩棉板稳定性的影响,接下来岩棉板厂家先来对该复合顶板大跨度式煤巷岩棉板稳定性进行如下分析:

  一、数值计算模型:

  采用快速拉格朗日数值分析软件FLAC2D进行数值计算分析,该软件能够快速、准确模拟岩土工程材料大变形状态,并且具有多种结构单元模型,便于模拟岩土工程支护的多种力学形态,具有快速、准确、经济等优点。本次数值模拟计算依据某村煤矿1302工作面生产地质条件建立模型,模型尺寸为50mx50m,共计10000个网格单元。模型底边界采用固定边界条件,两侧面边界固定水平位移,顶板为自由面。同时,1302工作面运输巷道埋深为570m左右,设置模型上部应力条件,在模型上边界施加上覆岩层自重13MPa。由于该工作面周围无显明构造分布,侧压系数取1。

  巷道开挖过程中,考虑岩体应变软化作用,采用应变软岩本构关系反映巷道周岩棉板体逐渐破坏软化过程。同时为了研究巷道跨度对巷道岩棉板稳定性劣化增进作用,共建立巷道跨度为3.5m、4.5m、5.5m和6.5m四种计算模型。

  二、巷道跨度对岩棉板稳定性影响

  岩棉板厂家通过数值模拟计算结果显示得出:由于巷道顶板为泥岩、砂质泥岩和砂岩复合顶板,底板为砂质泥岩,岩性和岩棉板强度差异性较大,因此巷道跨度对巷道顶板和底板塑性区范围影响较大,两帮塑性区范围影响较小。

  由上述分析可知,巷道跨度变化对巷道顶板稳定性影响越大,下部分着重分析巷道跨度对顶板岩体下沉量的影响。0-4m范围内顶板岩体下沉量与巷道跨度成正比关系。随着巷道跨度增加,0-4m范围内顶板岩体下沉量由90mm增加至180mm,岩棉板变形量增加一倍。4~10m范围内岩体顶板下沉量增加不显明,说明巷道跨度对巷道浅部岩棉板稳定性劣化具有显明增进作用。主要由于巷道开挖后,岩棉板应力重新分布,顶板浅部岩棉板应力高过岩体强度,出现强烈变形,同时应力集中区域向深部转移,岩棉板破坏区域扩大,进而顶板破坏范围和下沉量均有显明增加。为了抵御岩棉板稳定性劣化,须对处于破坏区域的岩棉板进行支护和加固,格外对大跨度顶板岩棉板进行加强支护,维护顶板安全。

  针对上述分析,岩棉板厂家将在下期给出相应解决方案,敬请期待。