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全煤巷道围岩破坏规律数值模拟与工程应用
摘要：
全煤巷道是目前矿井采煤工作中普遍使用的方法之一。围岩的稳定性对于煤巷道的安全运行至关重要。本文通过建立全煤巷道围岩及煤层的数值模型，研究围岩的破坏规律，并探讨工程应用。
关键词：全煤巷道，围岩稳定性，破坏规律，数值模拟，工程应用
1.绪论
随着煤炭资源的不断获得和开发，煤矿企业的规模也不断扩大。全煤巷道因其构造简单、采场整齐、生产效率高等诸多优点，逐渐成为了矿井采煤工作的主要方式之一。然而，在全煤巷道开采过程中，围岩稳定性一直是限制其安全运行的瓶颈。
围岩的破坏与岩石力学有着密切的关系。现代计算机技术的发展使得利用数值模拟方法研究围岩的破坏规律成为了可能。本文通过建立全煤巷道围岩及煤层的数值模型，探究了围岩的破坏规律，并提出了一些工程上的应用措施。
2.建模与分析
（1）建模
本文中建立的数值模型分为两部分，一部分是全煤巷道围岩模型，另一部分是煤层模型。
全煤巷道围岩模型采用ABAQUS有限元软件建立，包括煤巷道、煤柱以及围岩等。模型采用三维八节点有限元实现，采用三向线形隐式算法求解。
煤层模型采用FLAC3D有限差分软件建立。通过分析煤层的自重和侵入,得到了煤层在确定深度和高度的情况下的本构关系。
（2）模型分析
围岩的破坏是一个复杂的过程，同时涉及到煤柱和围岩的相互作用。通过模拟不同采空率下的围岩破坏，本文得出了以下结论：
1、在采空率一定的情况下，随着采煤的进行，围岩的破坏范围逐渐扩大，特别是在四周支架失稳的情况下，围岩的扰动会更加严重。
2、在煤层和围岩之间存在错动的情况下，煤柱承受着更大的压力，容易出现破坏。此时，应该根据不同的地质条件及时采取改善措施，稳定煤柱和围岩。
3、煤层的变形也会对围岩的稳定性产生影响，特别是在煤层发生剪切变形时。这要求对围岩承受剪切变形的可能性进行精确定位，在采煤时做好围岩的加固和支护工作。
3.工程应用
围岩的破坏会直接影响到煤巷道的安全运行。因此，如何保证围岩的稳定性，防止围岩破坏，是实现全煤巷道安全与高效生产的重要问题。
针对上述研究结论，本文提出以下工程应用措施：
1、在煤巷道的设计和开采过程中，应该根据地质条件及时调整采煤方法，选用合适的支护方式和技术手段。同时，在采煤过程中，应该加强巡视和监测，及时针对围岩破坏进行处理。
2、加强煤层与围岩之间错动的控制。要求煤柱在受压时能够承受较大的载荷，防止因煤层错动而导致的煤柱破坏。
3、针对不同地质条件，采取不同的支护方式和技术手段。对于易破碎、易流动和易滑动的围岩，采用加固支护措施，坚决杜绝因围岩破碎导致的事故。
4、加强对围岩承受剪切变形的监测和预警。一旦发现围岩存在剪切变形的可能性，应该及时采取加固和支护措施，防止事故的发生
4.结论
本文通过建立全煤巷道围岩及煤层的数值模型，研究了围岩的破坏规律，并提出了针对不同工程情况的应用措施。这些措施是提高煤巷道安全运行的有效手段，具有重要的理论意义和工程应用价值。