本文關(guān)鍵詞：TBM在煤礦巷道中應用的可行性研究

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【摘要】：近年來,全斷面巖石掘進機(以下簡稱TBM)在水利、交通、城市軌道交通等工程領(lǐng)域得到廣泛應用。由于煤炭礦山水文與工程地質(zhì)條件復雜,國內(nèi)少有TBM在該行業(yè)工程應用與研究的報道。隨著我國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,針對煤礦深井巷道中運用存在的基礎(chǔ)理論與關(guān)鍵技術(shù)問題,采用理論分析、數(shù)值模擬以及在實際施工現(xiàn)場進行信息化施工監(jiān)測等綜合方法,從理論與技術(shù)角度對其可行性進行了深入研究。首先,從剖析TBM破巖結(jié)構(gòu)入手,分析了其破巖與掘進能力；基于TBM施工掘進過程中的滾刀破巖理論以及實際受力情況,對高地壓硬巖環(huán)境下滾刀破巖適應性進行了深入分析；根據(jù)巖石切削擴展模型,運用巖石斷裂力學理論,揭示滾刀作用下巖石的裂紋擴展規(guī)律,并取得了有益成果。其后,利用數(shù)值模擬軟件FLAC-3D對張集北礦1413A高抽巷運用TBM施工的過程進行數(shù)值模擬,分析了TBM施工過程中的巷道圍巖應力及圍巖塑性區(qū)的大小,探討了使用TBM施工時的巷道圍巖穩(wěn)定性問題；此外,在實際的施工現(xiàn)場進行了施工信息化監(jiān)測,對圍巖的收斂變形及支護錨桿的受力情況進行了監(jiān)測,通過將監(jiān)測結(jié)果與數(shù)值模擬結(jié)果的對比分析,優(yōu)化了巷道圍巖的支護結(jié)構(gòu)并得到了TBM在煤礦深井巷道中運用的可行性結(jié)論,并得到工程驗證。
【關(guān)鍵詞】：TBM 煤礦巷道 滾刀 破巖機理 FLAC-3D
【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】：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 課題主要研究內(nèi)容18-20
• 2 試驗項目工程背景概況20-30
• 2.1 礦井概況20-21
• 2.2 試驗巷道所處地層巖性分析21-24
• 2.3 試驗巷道處地應力場測量24-29
• 2.3.1 地應力測量方法——應力解除法24-29
• 2.3.2 地應力測試結(jié)果分析29
• 2.4 小結(jié)29-30
• 3 TBM施工時的機械能力保證研究30-44
• 3.1 TBM破巖機構(gòu)簡介30-34
• 3.1.1 TBM破巖掘進的關(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絕進能力的保證37-38
• 3.4 TBM工作時的優(yōu)缺點分析38-40
• 3.4.1 TBM優(yōu)點分析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 實際項目設(shè)備的選擇40-41
• 3.5.2 TBM掘進施工流程41-44
• 4 TBM施工時的巖石可掘性研究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作用下的巖石開裂及裂紋擴展機理50-55
• 4.2.1 巖石的開裂及裂紋擴展過程50-52
• 4.2.2 TBM作用下的巖體裂紋擴展規(guī)律52-55
• 4.3 小結(jié)55-56
• 5 煤礦巷道應用TBM掘進過程的數(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簡介57-59
• 5.3 材料本構(gòu)模型選用59-60
• 5.4 計算參數(shù)的試驗測定60-62
• 5.5 數(shù)值計算模型的建立與分析62-70
• 6 TBM試驗段信息化施工監(jiān)測70-74
• 6.1 圍巖收斂變形的監(jiān)測結(jié)果分析70-72
• 6.2 支護錨桿的受力監(jiān)測結(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76-82
• 致謝82-84
• 作者簡介及讀研期間主要科研成果84

【參考文獻】

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本文編號：756797