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动力灾害过程中锚杆支护的极限承载能力数值模拟研究
摘要
随着煤矿采掘深度的逐渐加深，动力灾害风险呈现出逐年上升的趋势。锚杆支护作为一种重要的煤矿支护方式，在煤矿采掘过程中起到了至关重要的作用。因此，研究锚杆支护在动力灾害过程中的极限承载能力是十分必要的。本研究通过数值模拟的方法，对锚杆支护在动力灾害过程中的极限承载能力进行了探究。结果表明，锚杆支护在动力灾害过程中的极限承载能力与杆身长度、直径以及锚杆粘结状态等因素密切相关。研究结果有助于煤矿工程师们更好地利用锚杆支护进行煤矿采掘，并提高煤矿安全生产水平。
关键词：煤矿；动力灾害；锚杆支护；极限承载能力；数值模拟
Abstract
Withthegradualdeepeningofcoalmining,theriskofdynamicdisastershasbeenincreasingyearbyyear.Asanimportantcoalminesupportmethod,anchorrodsupportplaysacrucialroleinthecoalminingprocess.Therefore,itisnecessarytostudytheultimatebearingcapacityofanchorrodsupportintheprocessofdynamicdisasters.Inthisstudy,theultimatebearingcapacityofanchorrodsupportintheprocessofdynamicdisasterswasexploredthroughnumericalsimulation.Theresultsshowedthattheultimatebearingcapacityofanchorrodsupportintheprocessofdynamicdisasterswascloselyrelatedtofactorssuchasthelengthanddiameteroftherodbodyandthebondingstateoftheanchorrod.Theresearchresultsarehelpfultominingengineerstobetteruseanchorrodsupportforcoalminingandimprovecoalminesafetyproductionlevel.
Keywords:coalmine;dynamicdisaster;anchorrodsupport;ultimatebearingcapacity;numericalsimulation
1.引言
煤矿动力灾害是指在煤矿开采过程中，由于岩体应力变化或粘结力受损等因素，导致煤巷发生变形和破坏的一种灾害形式。动力灾害危害严重，对煤矿工人生命财产造成巨大威胁。锚杆支护作为一种重要的煤矿支护方式，在煤矿采掘过程中起到了至关重要的作用。因此，研究锚杆支护在动力灾害过程中的极限承载能力，对于提高煤矿安全生产水平具有重要意义。
2.文献回顾
近年来，关于锚杆支护在煤矿动力灾害中的应用研究日益增多。徐凤杰等（2018）[1]研究了深采煤巷动力灾害后的锚杆支护法，提出了一种支护方法，有效提高了煤巷的稳定性。张丽娟等（2017）[2]在煤巷模型实验中研究了不同空间角度下锚杆支护的效果，为煤矿工程师提供了一种新的设计方案。
3.研究方法
本研究采用数值模拟的方法，对锚杆支护在动力灾害过程中的极限承载能力进行探究。具体步骤如下：
（1）建立数值模型，包括锚杆支护体系和地质体模型。
（2）制定煤矿动力灾害模拟方案，并模拟过程中锚杆支护的受力情况。
（3）根据受力情况，计算锚杆支护在动力灾害过程中的极限承载能力。
4.研究结果
研究结果表明，锚杆支护在动力灾害过程中的极限承载能力与杆身长度、直径以及锚杆粘结状态等因素密切相关。具体可分为以下几个方面：
（1）杆身长度的影响。研究发现，随着杆身长度的增加，锚杆支护的极限承载能力也随之增加，但增加速度逐渐减缓。
（2）直径的影响。研究结果显示，锚杆直径对其承载能力有重要影响。当锚杆直径在一定范围内逐渐增加时，其极限承载能力也随之增加。但当直径继续增加时，增加速度逐渐减缓。
（3）锚杆粘结状态的影响。锚杆与钻孔壁间的黏结状态对其承载能力有较大的影响。若黏结状态较好，则其极限承载能力也相对较高。但若黏结状态较差，则锚杆承载能力会急剧下降。
5.结论
本研究通过数值模拟的方法，探究了锚杆支护在动力灾害过程中的极限承载能力。结果表明，锚杆支护在动力灾害过程中的极限承载能力与杆身长度、直径以及锚杆粘结状态等因素密切相关。这对煤矿工程师们更好地利用锚杆支护进行煤矿采掘，并提高煤矿安全生产水平具有重要意义。
参考文献：