骑跨采动压巷道围岩稳定性数值模拟研究

余 庆,侯化强,王同伍,张俊强

(1.皖北煤电集团有限公司朱集西矿,安徽 淮南 232000;2.中国矿业大学,江苏 徐州 221008)

在煤矿巷道中,70%～80%的巷道受到采动影响,而骑跨采动压巷道是动压巷道中重要的表现形式之一,采深增加导致支承压力升高,巷道变形越来越严重,不仅两帮移近量大,顶板下沉严重,而且表现出强烈的底鼓。与一般跨采动压巷道相比,骑跨采动压巷道的研究则较少,骑跨采动压巷道在采动过程中,受到前方与侧向煤壁支承压力的叠加作用,且由于其特殊巷道布置方式,导致在不同位置的底板巷道受到动压影响的程度有所不同,这是骑跨采动压巷道最突出的特征。

1 数值模型的建立

数值模拟采用M ohr-Coulom b模型,采空区及巷道用 null单元模拟。巷道断面为直墙半拱形,巷道宽4m、直墙高 2m、圆拱半径 2m,在模型建立过程中,模型高度取 150m,宽度取 160m,长度取 200m。巷道埋深 H,与工作面的垂直距离 h,水平距离 b,工作面两端离模型左右边界距离为 30 m,离模型上边界是 69m,工作面离模型下边界为 78m。骑跨采底板岩石巷道示意图见图 1,参数见表 1。

模型上部岩层对模型边界的作用近似视为均布荷载 q,即上覆岩层自重 q=γH,显然,q的选取与覆岩厚 H有关。

图 1 骑跨采底板岩石巷道示意图

表 1 模拟岩层分布及力学特性参数

研究骑跨采巷道围岩稳定性影响因素。考虑计算机模拟速度及模拟结果精确性,对巷道两帮及顶、底板处的网格划分适当加密,而其他各岩层则相应变稀疏。具体网格划分模型平面图见图 2,网格单元数约 20万。……