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    頂板大跨度式煤巷巖棉板穩定性的技術分析

      某煤廠大跨度煤巷道在運用中出現了頂板、兩幫及底板均出現不同程度變形,對此,亟需研究巷道跨度對復合頂板條件煤巷巖棉板穩定性的影響,接下來巖棉板廠家先來對該復合頂板大跨度式煤巷巖棉板穩定性進行如下分析:

      一、數值計算模型:

      采用快速拉格朗日數值分析軟件FLAC2D進行數值計算分析,該軟件能夠快速、準確模擬巖土工程材料大變形狀態,并且具有多種結構單元模型,便于模擬巖土工程支護的多種力學形態,具有快速、準確、經濟等優點。本次數值模擬計算依據某村煤礦1302工作面生產地質條件建立模型,模型尺寸為50mx50m,共計10000個網格單元。模型底邊界采用固定邊界條件,兩側面邊界固定水平位移,頂板為自由面。同時,1302工作面運輸巷道埋深為570m左右,設置模型上部應力條件,在模型上邊界施加上覆巖層自重13MPa。由于該工作面周圍無顯明構造分布,側壓系數取1。

      巷道開挖過程中,考慮巖體應變軟化作用,采用應變軟巖本構關系反映巷道周巖棉板體逐漸破壞軟化過程。同時為了研究巷道跨度對巷道巖棉板穩定性劣化增進作用,共建立巷道跨度為3.5m、4.5m、5.5m和6.5m四種計算模型。

      二、巷道跨度對巖棉板穩定性影響

      巖棉板廠家通過數值模擬計算結果顯示得出:由于巷道頂板為泥巖、砂質泥巖和砂巖復合頂板,底板為砂質泥巖,巖性和巖棉板強度差異性較大,因此巷道跨度對巷道頂板和底板塑性區范圍影響較大,兩幫塑性區范圍影響較小。

      由上述分析可知,巷道跨度變化對巷道頂板穩定性影響越大,下部分著重分析巷道跨度對頂板巖體下沉量的影響。0-4m范圍內頂板巖體下沉量與巷道跨度成正比關系。隨著巷道跨度增加,0-4m范圍內頂板巖體下沉量由90mm增加至180mm,巖棉板變形量增加一倍。4~10m范圍內巖體頂板下沉量增加不顯明,說明巷道跨度對巷道淺部巖棉板穩定性劣化具有顯明增進作用。主要由于巷道開挖后,巖棉板應力重新分布,頂板淺部巖棉板應力高過巖體強度,出現強烈變形,同時應力集中區域向深部轉移,巖棉板破壞區域擴大,進而頂板破壞范圍和下沉量均有顯明增加。為了抵御巖棉板穩定性劣化,須對處于破壞區域的巖棉板進行支護和加固,格外對大跨度頂板巖棉板進行加強支護,維護頂板安全。

      針對上述分析,巖棉板廠家將在下期給出相應解決方案,敬請期待。

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