深部煤矿岩巷顶管法掘进的可行性研究

发布时间：2021-04-29 04:09

　　随着煤矿工业逐渐进入深部地层,高抽巷、开采巷道等煤矿工业设施也必须开始面对深部环境的特殊性。深部高地应力、高地温和高渗透压的特殊复杂地质环境导致巷道开挖面临挑战,传统的巷道施工方法,如钻爆法和综掘法等已经难以满足深部地层环境的施工要求,急需研发“小型化、机械化、自动化、智能化、信息化”的深部煤矿巷道施工的成套设备及技术。针对这一需求,本文在深部岩石顶管隧洞的长期变形、深部岩石顶管纠偏技术等方面开展了以下工作:（1）基于岩石的Burgers蠕变模型,推导出了深部岩石隧洞径向变形的数学描述,该结果表明,岩石隧洞的径向变形可以分为瞬时变形阶段、蠕变衰减阶段和稳态蠕变阶段。根据顶管工程施工的长期性与顶管工法的特殊性,可以认为隧洞径向变形在顶管施工期内都在不断增长。基于这一点,本文提出了在预防顶管施工出现管节“抱死”的情况下,顶进速度、超挖量之间需要满足的关系式,通过这一关系式,可以在实际工程中由已知的地层参数出发,选择恰当的超挖量与顶进速度,有效预防管节“抱死”。本文还建立了圆形隧洞在岩石地层的长期蠕变下变形的数值模拟模型,该数值模拟模型验证了本文推导的深部岩石地层圆形隧洞径向变形的可信性,岩... 

【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：78 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 选题的背景和研究意义
        1.1.1 选题背景
        1.1.2 研究意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 深部地应力研究现状
        1.2.2 深部围岩变形计算理论研究现状
        1.2.3 顶管沿程阻力计算理论研究现状
        1.2.4 顶管工程纠偏技术研究现状
    1.3 主要技术路线与创新点
        1.3.1 本文主要技术路线
        1.3.2 本文主要创新点
第二章 深部围岩变形规律
    2.1 引言
    2.2 高抽巷围岩变形理论
        2.2.1 弹性分析
        2.2.2 注浆压力影响
        2.2.3 塑性分析
        2.2.4 蠕变分析
    2.3 围岩长期变形
        2.3.1 长期变形特性
        2.3.2 顶管施工控制理论
    2.4 本章小结
第三章 数值模拟验证
    3.1 引言
    3.2 岩石本构参数
    3.3 模型的建立与结果
    3.4 本章小结
第四章 深部顶管施工的动态控制
    4.1 引言
    4.2 纠偏曲线的数学描述
    4.3 深部顶管工程的阻力计算
    4.4 工程算例
    4.5 本章小结
第五章 结论、建议、成果及展望
    结论
    建议
    成果
    展望
附录
参考文献
攻读硕士学位期间取得的研究成果
致谢
附件


【参考文献】：
期刊论文
[1]考虑泥浆触变性和管土接触特性的顶管摩阻力公式[J]. 张鹏,谈力昕,马保松.  岩土工程学报. 2017(11)
[2]长距离大口径硬岩顶管施工管理技术探讨[J]. 王鹏.  中国给水排水. 2016(14)
[3]国内首条全断面硬岩地层顶管隧道贯通[J].   油气田地面工程. 2016(05)
[4]深部岩体力学研究与探索[J]. 谢和平,高峰,鞠杨.  岩石力学与工程学报. 2015(11)
[5]淮南矿区地应力场特征的统计分析[J]. 董鹏,蔡海兵.  煤炭科技. 2015(03)
[6]国内首台硬岩泥水平衡顶管机始发[J].   隧道建设. 2015(09)
[7]超大直径泥水盾构机的纠偏轨迹设计[J]. 宋蕴璞,王伍腾.  装备制造技术. 2015(02)
[8]伯格斯模型参数调试与岩石蠕变特性颗粒流分析[J]. 杨振伟,金爱兵,周喻,严琼,王凯,高玉娟.  岩土力学. 2015(01)
[9]大断面软岩隧道新意法加固参数研究[J]. 关岩鹏,黄明利,彭峰.  公路交通科技. 2013(03)
[10]超长距离大口径钢顶管曲线顶进轨迹的控制技术[J]. 鲍立平,陈林,范东方.  中国市政工程. 2011(06)

博士论文
[1]朱集煤矿巷道围岩流变性状及本构模型研究[D]. 高春艳.中国矿业大学(北京) 2016



本文编号：3166813