一种锚杆锚索支护下综放顶煤卸压特性数值模拟方法

专利主权项内容

1.一种锚杆锚索支护下综放顶煤卸压特性数值模拟方法，其特征在于，具体包括以下步骤：Step1，收集并整理矿井资料数据以及工作面地质数据；Step2，巷道布置、支护设计及综放面布设：根据矿井资料数据设计巷道(3)采用矩形断面，沿煤层(2)中部开采，综放面(4)连通两侧巷道(3)；采用采放比1：3，采用锚索+两帮锚杆+锚网+钢带+托板锁具的支护形式；Step3，综放面模型建立：采用UDEC模拟软件进行数值模型建立，使用命令流切出岩层，对切好的岩层进行分组和节理分组，以及对网格进行划分；节理采用库伦滑移模型，对各岩层块体进行赋参，设定边界条件；根据工作面实际情况，取模型边界约束条件如下：左右边界面及底面边界采取法向约束；顶面边界为自由边界，施加上层覆岩等效重力，初始地应力平衡，最大平衡比设置为1e；初始平衡之后，重置位移和速度，使得模型初始位移归零；-7体积模量及剪切模量存在以下关系：式中：E为岩体的弹性模量；K为岩体的体积模量；G为岩体的剪切模量；v为泊松比；节理的法向刚度表达式为：式中，E为岩体的杨氏模量；E为岩石的杨氏模量；k为节理的法向刚度；s为节理间距；mrn节理剪切刚度表达式为：k＝(GG)/[s(G-G)]smrrm式中，k为节理剪切刚度；G为岩体的剪切模量；G为岩体的剪切模量；s为节理间距；smr当扩展到三组正交节理组时，基于等效连续假设给出下列关系；UDEC中岩石材料破坏基本准则是摩尔-库仑准则，对应的是剪切破坏的线性破坏面：式中：f为摩尔-库仑准则函数表达式；σ为最大主应力；σ为最小主应力；为内摩擦角；c为粘聚力；s13Step4，模拟开采与支护：对煤层进行模拟开挖，首先要确定工作面前方留置煤柱的大小，然后进行巷道模拟开挖，巷道模拟开挖至设计位置后贯通形成开切眼，然后通过cable单元命令加设锚杆锚索支护参数、以及设置锚杆锚索间距和长度，计算支护强度后保存并提取数据；Step5，获得综放顶煤卸压特性：提取锚杆锚索对顶煤进行支护的条件下煤层开采的模拟数据进行分析，获得锚杆锚索对顶煤进行支护的条件下综放顶煤卸压特性。