本文關鍵詞：深立井大斷面馬頭門圍巖穩(wěn)定性數(shù)值模擬與實測分析

  更多相關文章： 馬頭門 圍巖穩(wěn)定性 數(shù)值模擬 實測分析 優(yōu)化設計

【摘要】：馬頭門是指井筒與井底車場巷道相連接的部分,是礦井的咽喉部位,設計斷面大,服務年限較長,而且受力狀態(tài)十分復雜。特別地對于開采深度不斷增加的礦井,馬頭門部位的穩(wěn)定性對于深立井連接硐室群系統(tǒng)顯得尤為重要。本文采用理論分析、數(shù)值模擬技術(shù)、支護結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化以及現(xiàn)場監(jiān)測等方法,對馬頭門部位開展了圍巖的穩(wěn)定性影響因素、失穩(wěn)機理、不同結(jié)構(gòu)參數(shù)下的穩(wěn)定性、支護參數(shù)優(yōu)化設計以及數(shù)值模擬與現(xiàn)場監(jiān)測結(jié)果對比分析等方面的研究。研究深立井馬頭門圍巖的穩(wěn)定性,應將自然工程地質(zhì)因素、巷道及硐室本身結(jié)構(gòu)特點以及施工過程中的人為因素等綜合起來考慮。結(jié)合淮南礦業(yè)(集團)有限責任公司潘三礦深部進風井馬頭門的實際地質(zhì)狀況,運用HyperMesh前后處理軟件、ABAQUS數(shù)值模擬軟件對其馬頭門及連接巷道硐室進行三維數(shù)值模擬,主要分析了在不同地應力荷載、井筒直徑以及馬頭門高度下馬頭門巷道及井筒圍巖的穩(wěn)定性狀況,很好地揭示了馬頭門巷道和井筒圍巖收斂變形及應力變化規(guī)律。根據(jù)數(shù)值計算結(jié)果分析的潘三礦深部風井馬頭門及連接巷道硐室圍巖受力特征,結(jié)合現(xiàn)場工程經(jīng)驗,提出了支護參數(shù)優(yōu)化設計方案,設計在馬頭門拱頂增加長14m錨索束來控制頂部圍巖穩(wěn)定性。通過數(shù)值模擬分析和工程實際監(jiān)測結(jié)果,發(fā)現(xiàn)距離巷道中心15-20m范圍內(nèi)馬頭門巷道及井筒圍巖穩(wěn)定性受開挖影響顯著,應采用加強支護技術(shù)對其進行支護。不同結(jié)構(gòu)參數(shù)下,馬頭門頂板部位均出現(xiàn)了壓應力集中的現(xiàn)象,可考慮采用圍巖注漿和增設錨索等支護手段,確保圍巖穩(wěn)定性；馬頭門巷道硐室底板產(chǎn)生了顯著底臌現(xiàn)象,應實施底板注漿錨桿、底板錨索和反底拱等支護技術(shù)以控制馬頭門底板的底臌現(xiàn)象。
【關鍵詞】：馬頭門 圍巖穩(wěn)定性 數(shù)值模擬 實測分析 優(yōu)化設計
【學位授予單位】：安徽理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TD322
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-12
• 1 緒論12-18
• 1.1 問題的提出12-13
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-15
• 1.2.1 國外馬頭門穩(wěn)定性分析研究現(xiàn)狀13
• 1.2.2 國內(nèi)馬頭門穩(wěn)定性分析研究現(xiàn)狀13-15
• 1.3 主要研究內(nèi)容與方法15
• 1.4 技術(shù)路線15-18
• 2 馬頭門圍巖穩(wěn)定性影響因素及失穩(wěn)機制18-36
• 2.1 馬頭門圍巖穩(wěn)定性影響因素18-19
• 2.1.1 自然工程地質(zhì)因素18-19
• 2.1.2 巷道硐室本身的結(jié)構(gòu)特點19
• 2.1.3 人為因素19
• 2.2 馬頭門應力及變形特性19-24
• 2.3 馬頭門圍巖失穩(wěn)及支護理論研究概況24-28
• 2.4 巷道硐室圍巖層裂板結(jié)構(gòu)失穩(wěn)分析28-36
• 3 馬頭門圍巖穩(wěn)定性數(shù)值計算36-66
• 3.1 數(shù)值計算技術(shù)的發(fā)展及模擬軟件簡介36-38
• 3.1.1 數(shù)值計算技術(shù)的發(fā)展36-37
• 3.1.2 數(shù)值模擬軟件簡介37-38
• 3.2 工程概況38-39
• 3.3 數(shù)值計算模型概況39-43
• 3.3.1 ABAQUS模型建立39-41
• 3.3.2 材料參數(shù)41-42
• 3.3.3 邊界條件42
• 3.3.4 強度準則42
• 3.3.5 監(jiān)測位置布置42-43
• 3.4 模擬結(jié)果分析43-65
• 3.4.1 圍巖收斂演化規(guī)律43-50
• 3.4.2 應力分布規(guī)律50-65
• 3.5 小結(jié)65-66
• 4 馬頭門及其連接巷道硐室支護參數(shù)優(yōu)化設計66-72
• 4.1 支護參數(shù)優(yōu)化設計原則66
• 4.2 優(yōu)化支護設計方案66-70
• 4.3 小結(jié)70-72
• 5 深立井大斷面馬頭門現(xiàn)場實測72-82
• 5.1 裝載硐室鋼梁變形及圍巖收斂變形監(jiān)測72
• 5.2 監(jiān)測方法72-74
• 5.2.1 裝載硐室鋼梁變形監(jiān)測72-73
• 5.2.2 圍巖收斂變形監(jiān)測73-74
• 5.3 監(jiān)測與模擬結(jié)果對比分析74-80
• 5.3.1 裝載硐室鋼梁監(jiān)測結(jié)果與分析74-76
• 5.3.2 馬頭門斷面圍巖收斂對比分析76-78
• 5.3.3 圍巖應力對比分析78-80
• 5.4 小結(jié)80-82
• 6 結(jié)論與展望82-84
• 6.1 主要結(jié)論82
• 6.2 展望82-84
• 參考文獻84-90
• 致謝90-92
• 作者簡介及讀研期間主要科研成果92

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本文編號：584362