基于有限差分程序的锚杆支护优化设计

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煤层结构较复杂， 具夹矸， 夹矸以泥岩和炭 数设计。数值模拟方法是根据现场实测数 质泥岩为主， 少数为含炭泥岩。 矿区３ 煤层 据， ２ 利用数理统计方法进行巷道支护初始设
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全部为非火成岩侵入区。 煤层直接顶板以灰 计。本文主要以悬吊 理论为基础分析锚杆、
黑色泥岩为主 ， 平均厚约 ２ ９ ， ． ｍ 局部为深灰 锚索的承载能力． ３ 在此基础上结合数值模拟
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色粉砂岩： 局部地段会出现伪顶泥岩， 厚约 从而为巷道支护设计建立理论分析基础。
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控设计方法。 理论计算方法是根据围岩力学
特征建立数学模型。 通过理论计算确定支护
钱营孜煤矿 ３ １ 风巷位于上石盒子组 形式和参数、 ２３ 如采用悬吊、 组合拱 、 剪切破
下部 ， 煤层厚 ０ ８８ ２ ， 煤厚 ２ ９ 。 坏、 ． ． ｍ 平均 ５ ２ ． ｍ ８ 均匀压缩带和弹塑性理论等进行支护参
初始设计是理论数值设计方法的核心
起 障 处 时 加 荷 配 制 、 等 法 理由 机 润 不 引 的则； ４０ｍ 进 度 ３０ 。 故 。 理 需 负 分 控 。 方 处 。于 械 滑 好 起 ， ｊ ２ｍ， 高 为 ０ｍ ￣ ０ 掘 ０ｍ
流 。其可能是 由于变频器 的加减速 时间太 （） １ 欠压 。说 明变频器电源输入部分
器 流 路 并 一 制 电 ，过 测 明 频 逆 电 已 ， 要 换 频； 吊 载 ， ： 直 回 中 联 个 动 阻通 检 变 器 变 路 环 需 更 变 悬 的 荷则 有
直 母 电 来 制 率 的 断 流线压控功管通。
可能 配引起的。以两台电动机拖动一个负载为
器 。
载。可能由加速时间过短 、 直流制动量过
电 机 同 转 时 则 速 的 动 一 可 过 长 速 间 制 时 、 虑 备 寸 通 要 和 道 岩 形设 动 的 步 速 ， 转 高 电 机 般 通 延 加 时 和 动 间检； 设 尺 、 风 求 巷 围 变 ，
３流 ． 故障 过 要 生 机 进 检 对 产 械 行 修。 ５ 三、 数值模拟的确定
二、 Βιβλιοθήκη Baidu道 支护 理 论设计
线方程为 ：
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现阶段， 锚杆支护设计方法总体分为四 设距巷道中线 ｘ 处拱高为ｈ， ｘ 则 类， 即工程类比、 理论计算、 数值模拟和监
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发展方向， 提高了设计工作的科学性。
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工程概 况
煤 科 ｌＨＩＴＯ 炭 技 ＵＮＥＬ 安科 Ｃｏ ＡＳＥＨ。 徽Ｃ＆ＮＹ Ｎ技 ｝Ｃ Ｅ
基于有限差分程序的锚杆支护优化设计
张 陈 张小虎 解 波
（ 源煤 电股份 公 司钱 营孜 煤矿 ） 恒
锚杆支护设计是煤巷锚杆支护成套技 Ｏ ｌ ￣ ｍ左右。 老顶为泥岩或粉细砂岩。 煤层直
围岩松动区内的岩石，因丧失抗拉、 抗
内容 ， 采用数值模拟方法实现， 数值模拟采 ｛ 用有限差分数值计算程序 Ｆ Ａ 一 ３ 进 Ｌｃ Ｄ 路等原因引起的。这时一般可通过延长加 （） ２ 温度过高。如电动机有温度检测 ； 行。 减速时间 、 减少负荷的突变 、 外加能耗制 动 装置， 检查电动机的散热情况； 变频器温度 ｛ 在详细试验地点调查和地质力学参数评 估 的基础上 ． 结合丰富的工程实践和设计经 元件、进行负荷分配设计 、 对线路进行检 过高， 检查变频器的通风情况。 ５ 验。 建立合理的模拟模型， 进行多个方案比 查。 如果断开负载变频器还是过流故障， 说 责任编辑： ｛ 潘勇 短、 负载发生突变、 负荷分配不均， 输出短 有问题， 需检查后才可以运行。
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为岩石重力密度； 为巷道宽度一半 ａ －
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例，当一台电动机的实际转速大于另一台 大 、 电网电压过低、 负载过重等原因引起。 根据钱营孜煤矿的基础地质和技术资料， 考 相当于原动机， 转速低的处于发电状态， ｌ 查电网电压、更换大功率的电机和变频器 ｉ １ 风巷， ｇ ｆ３３ 一般地段断面形状为矩形， 掘
２ １第１ 霉 Ｉ ● ０年 ｏ Ｉ Ｉ １ 期
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较， 最后得出合理的支护参数。
１ ． 几何模型范围
本模 型选用应变软化模型， 采用锚杆单 元模拟锚杆 ， 采用界面单元模拟岩层层面， 综 合考虑 建立 的模 型大小 为 １８ ｘ０ ｘ ８ｍ ６ｍ
变压器的合理运行
李 伟
（ 淮北矿 业集 团， 临涣选煤 厂 ）
７．ｎ长× 高）模型共划分 １２０ 个单 ２ （ 宽Ｘ ， ｈ ６００ 元， ２４ 个节点。在建模过程中按照地质 １ ５６ ７ 刮面图的尺寸， 坐标系采用直角坐标系，Ｙ Ｘ 平面取为水平面， 轴取铅直方向， ｚ 并且规定 向 上为 整个坐标系符合右手螺旋法则。 正，
平均厚约 ２ ７ ， ． ｍ 老底为细砂 剪、 ３ 抗弯能力而视作松散体， 松动区的形状 术的核心， 正确的支护形式选择和合理的支 接底板为泥岩， 护参数设计， 是保证煤巷支护经’ 『和安全 岩。 济生 为抛物线型， 拱高为ｈ ， ０拱跨为 ２。， ａ 拱抛物 性的必要前提。 近年来我国在锚杆支护研究 方面取得了长足的发展 ， Ａ 一Ｄ程序与 Ｆ Ｃ３ Ｌ 经典支护理论的结合则是支护优化设计的