基于FLAC 的采空区下煤层巷道支护研究

孔立平

（阳泉市南庄煤炭集团有限责任公司， 山西 阳泉 045000）

引言

矿山开采塌陷是采矿安全问题中的主要问题，如何避免此类塌陷事故的发生是煤矿行业的主流研究方向[1]。煤矿巷道围岩结构复杂，难以估计其结构强度，若打围加固过程中处理不善，很容易导致岩石塌陷。因此目前应用较为广泛的锚杆支护技术存在不可控因素，应用不当就可能导致重大的安全事故。所以如何兼顾安全与生产效益、如何确保支护系统的可靠性等问题的研究具有重要意义[2-3]。

1 FLAC 软件简介

FLAC（Fast Lagrangian Analysis of Continua）为ITASCA 开发制作的仿真分析软件，其主要优势在于能够模拟土质、岩土以及其他一些塑性较强特殊材料的力学特征，具有比有限元更强的非线性问题处理能力。在外力作用下，塑性材料可能产生材料破碎，存在大范围的位移。当材料发生屈服流动时，单元仍然能够很好地模拟与塑性材料相同的变化特征，应用于岩石的应力应变分析十分有利[4]。

与此同时，FLAC 采用显示拉格朗日法来计算结构力与形变之间的关系，不同于常规有限元计算，有赖于结构总刚度矩阵的特点，该软件的计算算法对模型的建模要求、网格划分质量都不会有太高的要求。由于无须求解阶数巨大的矩阵参数，所以在模型求解过程中具有占用内存小、计算速度快等特点[5]。可以实现对非线性大变形、结构大扭曲，以及岩土特有的一些特性进行模拟，如：地下渗流、岩土沉降、锚杆安置、混凝土回填、洞室边坡开挖等，尤其是对于锚杆、锚绳的快速设置，大大简化问题的研究难度。……