贵州某矿6#煤层和5#煤层为近距离煤层,下煤层回采巷道的支护问题一直是影响整个回采工作的重要因素,针对该矿下煤层回采巷道的支护问题,采用钻孔窥视仪对下煤层回采巷道的围岩结构进行了全断面探测,分析了巷道围岩破坏特征;在此基础上,结合FLAC3D数值模拟软件,研究了上煤层残留煤柱底板应力分布特征,分析了上煤层遗留煤柱集中应力对下煤层回采巷道围岩稳定性的影响,并根据下煤层回采巷道围岩受力和变形特征,提出了非对称支护设计方案,现场监测数据表明该非对称支护方案能够较好的控制巷道围岩变形。

针对我国工作面两巷超前支护区域由于应力集中程度增大和支护能力较差而引发的冒顶、冲击地压等愈发严重的问题，采用理论、对比及分类等方法，研究工作面开采特征及与两巷在矿压上的差别，分析支护对巷道稳定性影响以及工作面与两巷超前支护匹配性，研究巷道液压支护设计方法。研究结果表明：①由于开采深度、开采空间以及开采强度增大，采场矿压显现增强，与工作面相比，两巷应力集中程度更高，受采动影响范围更大，围岩破坏更严重，对支护要求更高；②巷道支护技术及装备发展严重滞后于工作面，单体液压支柱由于支护强度低、护顶效果差、稳定性差，加剧了工作面与两巷支护的不匹配；③巷道支护强度对工作面两巷稳定性具有重要影响，应当采取初撑力较高、刚度较大的液压支架对巷道加强支护；④系统地对巷道超前支护液压支架进行分类，总结每种支架类型特征、优缺点及适用巷道条件，并提出两巷超前液压支护设计方法。

针对地质条件具有复杂性与未知性的特征,而导致在进行巷道支护设计时,无法方便、准确地了解煤矿井下地质力学环境的问题,对煤矿采区巷道支护透明化系统进行了研究。通过水压致裂法在井下现场进行数据采集,获取采区基础应力和围岩强度数据;根据窥视孔地质测量成果与采区地质勘探地震等资料,基于似直三棱柱(ARTP)数据结构建立了采区煤层及其顶板岩层地质模型;在透明化地质体基础上,实现了巷道支护方案的可视化表达,同时,利用地应力插值算法,实现了采区内任意位置地应力、顶板10 m范围内围岩强度数据的动态计算和查询。相关研究方案在某矿井进行了实施验证,能够便捷地获取地应力数据,为采区巷道支护初始设计提供了可靠的参数。

FLAC3D以有限差分法为理论基础,其内置的Mohr-Coulomb模型以弹性增量法则、Mohr-Coulomb屈服条件和塑性修正为理论背景,通过计算机实现对材料力学特性的模拟。其适合于巷道支护模拟分析。利用FISH语言动态模拟巷道掘进过程,数值分析巷道支护效果。