本文關(guān)鍵詞：TBM在煤礦巷道中應(yīng)用的可行性研究

  更多相關(guān)文章： TBM 煤礦巷道 滾刀 破巖機(jī)理 FLAC-3D

【摘要】：近年來(lái),全斷面巖石掘進(jìn)機(jī)(以下簡(jiǎn)稱TBM)在水利、交通、城市軌道交通等工程領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。由于煤炭礦山水文與工程地質(zhì)條件復(fù)雜,國(guó)內(nèi)少有TBM在該行業(yè)工程應(yīng)用與研究的報(bào)道。隨著我國(guó)煤炭淺部資源的枯竭,千米深井日益增多,傳統(tǒng)礦山法已無(wú)法滿足高地壓、高地溫環(huán)境下安全、快速施工巖石巷道的要求。因此,將TBM工法運(yùn)用到煤礦深井巷道施工不失為一條有效的技術(shù)途徑。本文以我國(guó)首例采用TBM施工全斷面巖巷——淮南張集北礦1413A高抽巷為工程背景,基于TBM工法和煤礦深井巷道工程地質(zhì)特點(diǎn),針對(duì)煤礦深井巷道中運(yùn)用存在的基礎(chǔ)理論與關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題,采用理論分析、數(shù)值模擬以及在實(shí)際施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行信息化施工監(jiān)測(cè)等綜合方法,從理論與技術(shù)角度對(duì)其可行性進(jìn)行了深入研究。首先,從剖析TBM破巖結(jié)構(gòu)入手,分析了其破巖與掘進(jìn)能力；基于TBM施工掘進(jìn)過(guò)程中的滾刀破巖理論以及實(shí)際受力情況,對(duì)高地壓硬巖環(huán)境下滾刀破巖適應(yīng)性進(jìn)行了深入分析；根據(jù)巖石切削擴(kuò)展模型,運(yùn)用巖石斷裂力學(xué)理論,揭示滾刀作用下巖石的裂紋擴(kuò)展規(guī)律,并取得了有益成果。其后,利用數(shù)值模擬軟件FLAC-3D對(duì)張集北礦1413A高抽巷運(yùn)用TBM施工的過(guò)程進(jìn)行數(shù)值模擬,分析了TBM施工過(guò)程中的巷道圍巖應(yīng)力及圍巖塑性區(qū)的大小,探討了使用TBM施工時(shí)的巷道圍巖穩(wěn)定性問(wèn)題；此外,在實(shí)際的施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行了施工信息化監(jiān)測(cè),對(duì)圍巖的收斂變形及支護(hù)錨桿的受力情況進(jìn)行了監(jiān)測(cè),通過(guò)將監(jiān)測(cè)結(jié)果與數(shù)值模擬結(jié)果的對(duì)比分析,優(yōu)化了巷道圍巖的支護(hù)結(jié)構(gòu)并得到了TBM在煤礦深井巷道中運(yùn)用的可行性結(jié)論,并得到工程驗(yàn)證。
【關(guān)鍵詞】：TBM 煤礦巷道 滾刀 破巖機(jī)理 FLAC-3D
【學(xué)位授予單位】：安徽理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TD263
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-12
• 1 緒論12-20
• 1.1 選題背景及研究意義12-15
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀15-18
• 1.3 現(xiàn)階段研究成果與不足18
• 1.4 課題主要研究?jī)?nèi)容18-20
• 2 試驗(yàn)項(xiàng)目工程背景概況20-30
• 2.1 礦井概況20-21
• 2.2 試驗(yàn)巷道所處地層巖性分析21-24
• 2.3 試驗(yàn)巷道處地應(yīng)力場(chǎng)測(cè)量24-29
• 2.3.1 地應(yīng)力測(cè)量方法——應(yīng)力解除法24-29
• 2.3.2 地應(yīng)力測(cè)試結(jié)果分析29
• 2.4 小結(jié)29-30
• 3 TBM施工時(shí)的機(jī)械能力保證研究30-44
• 3.1 TBM破巖機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)介30-34
• 3.1.1 TBM破巖掘進(jìn)的關(guān)鍵——刀具(結(jié)構(gòu))30-31
• 3.1.2 刀盤31-32
• 3.1.3 TBM破巖結(jié)構(gòu)形式32-34
• 3.2 TBM基本功能簡(jiǎn)介34-35
• 3.3 TBM工作能力的保證35-38
• 3.3.1 TBM破巖能力的保證35-37
• 3.3.2 TBM絕進(jìn)能力的保證37-38
• 3.4 TBM工作時(shí)的優(yōu)缺點(diǎn)分析38-40
• 3.4.1 TBM優(yōu)點(diǎn)分析38-39
• 3.4.2 TBM缺陷分析39-40
• 3.5 程施工設(shè)備的選擇及使用40-44
• 3.5.1 實(shí)際項(xiàng)目設(shè)備的選擇40-41
• 3.5.2 TBM掘進(jìn)施工流程41-44
• 4 TBM施工時(shí)的巖石可掘性研究44-56
• 4.1 TBM作用下的巖石失效理論44-50
• 4.1.1 TBM作用下巖石破壞機(jī)理45-48
• 4.1.2 TBM作用下的巖石受力分析48-50
• 4.2 TBM作用下的巖石開(kāi)裂及裂紋擴(kuò)展機(jī)理50-55
• 4.2.1 巖石的開(kāi)裂及裂紋擴(kuò)展過(guò)程50-52
• 4.2.2 TBM作用下的巖體裂紋擴(kuò)展規(guī)律52-55
• 4.3 小結(jié)55-56
• 5 煤礦巷道應(yīng)用TBM掘進(jìn)過(guò)程的數(shù)值模擬56-70
• 5.1 工程概況56-57
• 5.2 數(shù)值模擬軟件——FLAC-3D簡(jiǎn)介57-59
• 5.3 材料本構(gòu)模型選用59-60
• 5.4 計(jì)算參數(shù)的試驗(yàn)測(cè)定60-62
• 5.5 數(shù)值計(jì)算模型的建立與分析62-70
• 6 TBM試驗(yàn)段信息化施工監(jiān)測(cè)70-74
• 6.1 圍巖收斂變形的監(jiān)測(cè)結(jié)果分析70-72
• 6.2 支護(hù)錨桿的受力監(jiān)測(cè)結(jié)果分析72
• 6.3 小結(jié)72-74
• 7 結(jié)論與展望74-76
• 參考文獻(xiàn)76-82
• 致謝82-84
• 作者簡(jiǎn)介及讀研期間主要科研成果84

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：756797