留小煤柱沿空掘巷围岩控制数值模拟研究

留小煤柱沿空掘巷是一种矿业工程的巷道布置方式，它可以在提高煤炭回收率的同时，有利于巷道的维护。在本研究中，以某矿2203工作面皮带巷作为工程背景，探讨了不同煤柱宽度对巷道围岩应力分布和位移的影响，以及不同锚杆支护参数下的围岩应力和位移情况，从而确定了合理的煤柱宽度和最优的锚杆支护方式。 研究中使用的离散元数值计算软件为UDEC3.0，该软件能够模拟复杂的地质条件下的力学行为，是矿业工程中常用的数值模拟工具之一。在留小煤柱沿空掘巷中，煤柱宽度的大小直接决定了沿空巷道的受力状态，并对护巷煤柱的稳定性产生重要影响。合理的煤柱宽度能够有效控制巷道围岩的应力分布和位移情况，从而减少巷道变形，保障安全生产。 锚杆支护参数的选择同样至关重要，它不仅关系到支护成本的经济性，而且是控制巷道变形、提高支护效果的基础。通过数值模拟分析，研究者确定了留小煤柱沿空掘巷最优的锚杆支护方式为“锚带网索”加小煤柱帮部桁架的联合支护方式。这种联合支护方式能够更有效地发挥锚杆的支护作用，提高围岩的稳定性。 在工程背景的具体描述中，2203皮带巷位于某矿的煤层底板标高-530～-555m之间，沿二2煤层掘进，煤层平均厚度为3.22m，煤层倾角为9º～24º。巷道掘进过程中，煤层、粉砂岩、中砂岩、砂质泥岩等多种岩性交错存在，这些岩性特点对于巷道掘进和围岩稳定性都有显著影响。因此，在进行数值模拟时，必须充分考虑这些岩性的力学参数，以确保模拟结果的准确性。 此外，研究中还提到了模型建立和岩性参数选取的重要性。在数值模拟中，建立准确的地质模型和选取适当的岩性参数是模拟结果能够真实反映实际情况的前提。这些参数包括但不限于岩石的弹性模量、内摩擦角、抗压强度等。 通过这项研究，我们不仅能够了解留小煤柱沿空掘巷围岩控制的数值模拟研究的基本方法和关键点，还能够深入理解如何通过合理设计煤柱宽度和锚杆支护参数，来提高煤炭资源的开采效率和保障矿业生产的安全性。这项研究成果不仅对相关矿业工程具有实际应用价值，同时也为未来在类似条件下的矿业工程提供了重要的参考依据。