傾斜煤層直角梯形巷道支護參數(shù)優(yōu)化的數(shù)值模擬研究

李 昊，李婭琪，鄭鑫健

（華北科技學(xué)院 安全工程學(xué)院，北京 東燕郊 065201）

0 引 言

煤炭是我國最主要的能源，煤炭儲量雖然豐富，但儲煤地層狀況復(fù)雜多變。其中傾斜煤層開采難度大，巷道支護難度高[1]。相較于近水平煤層，傾斜煤層開挖巷道后的圍巖應(yīng)力呈現(xiàn)出非對稱特征，嚴重影響了巷道的穩(wěn)定性。針對這一情況，國內(nèi)外學(xué)者對傾斜煤層巷道支護技術(shù)進行了大量研究。陳新年[2]針對傾斜煤層直角梯形巷道圍巖出現(xiàn)非對稱變形破壞問題給出了傾斜煤層直角梯形巷道圍巖應(yīng)力的分布規(guī)律及破壞特征，并依次設(shè)計了合理的支護系統(tǒng)；沈攀[3]針對傾斜煤層巷道圍巖應(yīng)力分布復(fù)雜等問題，對傾斜煤層直角梯形巷道支護技術(shù)進行了系統(tǒng)研究，并根據(jù)結(jié)果提出了具有針對性的非對稱支護方案；劉鵬[4]分析了巖層自重應(yīng)力傾斜方向的分量和水平應(yīng)力對巷道圍巖應(yīng)力分布規(guī)律的影響，然后根據(jù)圍巖應(yīng)力分布提出相應(yīng)的支護措施；熊咸玉[5]采用理論分析、數(shù)值模擬計算、室內(nèi)相似模擬試驗等方法對傾斜煤層直角梯形巷道圍巖應(yīng)力非對稱分布特征進行研究，可為支護方案的選取提供科學(xué)依據(jù)；魏思祥[6]針對傾斜煤層巷道圍巖應(yīng)力分布規(guī)律問題，建立了不同巖層傾角的數(shù)值計算模型，計算分析了傾斜煤層在動壓作用下的圍巖應(yīng)力變化過程，通過對計算結(jié)果的分析得知，巖層傾角越大，不對稱系數(shù)越大；王鵬舉[7]研究表明傾斜煤層沿空掘進巷道圍巖呈明顯不對稱受力狀態(tài)及變形破壞特征，巷道斷面與巖層傾斜方向成鈍角的部位首先產(chǎn)生變形破壞，隨后產(chǎn)生連鎖反應(yīng)，巷道的其他部位破壞，最后造成整個巷道破壞失效。……