本文選題：斜井 + 離散元��； 參考：《北京交通大學》2017年碩士論文

【摘要】：新街礦區(qū)斜井井筒采用TBM工法進行施工。在煤礦系統(tǒng),采用立井比較多,而采用斜井比較少。尤其斜井采用TBM法施工可以說在國內基本屬于空白。對這一問題開展研究具有劃時代的意義,它對于我國煤礦建設技術是一場革命,為煤礦安全、高效生產具有極其重要的社會、經濟、現(xiàn)實意義。本文依托新街礦區(qū)煤層開采設計,重點研究由于地下水的存在對斜井管片結構造成的不利影響。以數(shù)值模擬為主要研究方法,分別采用UDEC離散元軟件和FLAC3D有限差分軟件進行二維和三維數(shù)值模擬。主要分析了煤層采空區(qū)排水邊界條件的變化對斜井管片結構內力和位移產生的影響。用UDEC軟件進行二維模擬分析時,主要考慮了巖體節(jié)理開度和煤層采空區(qū)排水邊界水壓力條件的變化對斜井管片結構內力和位移的影響;用FLAC3D軟件進行二維和三維模擬時,主要考慮了煤層采空區(qū)節(jié)點排水量和煤層采空區(qū)排水邊界水壓力條件的變化對斜井管片結構內力和位移的影響。主要研究工作和取得的成果如下:(1)開挖平衡與排水平衡模擬結果對比可以發(fā)現(xiàn),采空區(qū)排水使管片結構內力相對于煤層開采結束時有所增大。且管片結構最大軸力均出現(xiàn)在左幫偏下,最大彎矩則有從左幫向右?guī)鸵苿拥内厔荨?2)煤層采空區(qū)排水會對管片結構位移尤其是豎向位移產生影響,且增加幅度較大。(3)UDEC二維模擬結果顯示,巖層的節(jié)理開度越大,采空區(qū)排水量也越大,對管片結構位移和內力的影響就越大。(4)FLAC3D二維模擬結果顯示,煤層采空區(qū)單節(jié)點排水量越大,對管片結構的內力和位移影響也越大。(5)煤層采空區(qū)排水邊界水壓力對管片結構內力分布形態(tài)的影響不大;隨著排水邊界設置壓力的增大,管片結構的軸力和彎矩都有所減小,但變化量不大。(6)FLAC3D三維模擬結果與二維模擬結果對比可以發(fā)現(xiàn),管片結構內力和位移在三維模擬結果情形下都較二維模擬結果略小,但變化規(guī)律基本一致。
[Abstract]:The inclined shaft of Xinjie mining area is constructed by TBM method. In coal mine system, there are more vertical wells and less inclined wells. Especially the inclined well construction by TBM method can be said to be basically blank in our country. The research on this problem is of epoch-making significance. It is a revolution for the construction technology of coal mines in China, and has extremely important social, economic and practical significance for the safety and efficient production of coal mines. Based on the mining design of coal seam in Xinjie mining area, this paper focuses on the adverse effect of groundwater on the pipe structure of inclined shaft. Using UDEC discrete element software and FLAC3D finite difference software as the main research methods, two-dimensional and three-dimensional numerical simulations are carried out. The influence of drainage boundary condition in goaf on internal force and displacement of inclined shaft segment structure is analyzed. The influence of rock joint opening and drainage boundary water pressure on the internal force and displacement of inclined shaft segment structure is mainly considered when UDEC software is used to simulate the rock mass joint and the drainage boundary water pressure condition in goaf of coal seam, and when FLAC3D software is used to carry out 2D and 3D simulation, the influence of rock mass joint opening and drainage boundary water pressure condition on the internal force and displacement of inclined shaft segment structure is considered. The influence of the displacement of the node in the goaf of coal seam and the water pressure condition of the drainage boundary in the goaf on the internal force and displacement of the pipe structure of inclined shaft is considered. The main research work and the results obtained are as follows: (1) comparing the simulation results of excavation balance and drainage balance, it can be found that the drainage in goaf makes the internal force of segment structure increase relative to the end of coal seam mining. The maximum axial force of segment structure appears under the left side, and the maximum bending moment moves from the left side to the right side. The drainage of goaf in coal seam will affect the displacement of segment structure, especially the vertical displacement. The results of 2D simulation of UDEC show that the larger the joint degree of rock layer, the greater the displacement of goaf, the greater the influence on the displacement and internal force of segment structure. The result of 2D simulation shows that the displacement of single node in goaf of coal seam is larger, and the displacement of single node in goaf of coal seam is larger than that of UDEC, and the effect on the displacement of segment structure and internal force is greater. The greater the influence on the internal force and displacement of the segment structure, the greater the influence of the drainage boundary water pressure on the distribution of the internal force of the segment structure in the goaf of coal seam, and the axial force and bending moment of the segment structure decrease with the increase of the drainage boundary setting pressure. However, comparing the results of 3D simulation and 2D simulation, it can be found that the internal forces and displacements of segment structures are smaller than those of 2D simulation results, but the variation law is basically the same.
【學位授予單位】：北京交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TD74

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本文編號：1800608