煤层采空区排水对斜井管片结构影响的数值模拟分析
本文选题:斜井 + 离散元 ; 参考:《北京交通大学》2017年硕士论文
【摘要】:新街矿区斜井井筒采用TBM工法进行施工。在煤矿系统,采用立井比较多,而采用斜井比较少。尤其斜井采用TBM法施工可以说在国内基本属于空白。对这一问题开展研究具有划时代的意义,它对于我国煤矿建设技术是一场革命,为煤矿安全、高效生产具有极其重要的社会、经济、现实意义。本文依托新街矿区煤层开采设计,重点研究由于地下水的存在对斜井管片结构造成的不利影响。以数值模拟为主要研究方法,分别采用UDEC离散元软件和FLAC3D有限差分软件进行二维和三维数值模拟。主要分析了煤层采空区排水边界条件的变化对斜井管片结构内力和位移产生的影响。用UDEC软件进行二维模拟分析时,主要考虑了岩体节理开度和煤层采空区排水边界水压力条件的变化对斜井管片结构内力和位移的影响;用FLAC3D软件进行二维和三维模拟时,主要考虑了煤层采空区节点排水量和煤层采空区排水边界水压力条件的变化对斜井管片结构内力和位移的影响。主要研究工作和取得的成果如下:(1)开挖平衡与排水平衡模拟结果对比可以发现,采空区排水使管片结构内力相对于煤层开采结束时有所增大。且管片结构最大轴力均出现在左帮偏下,最大弯矩则有从左帮向右帮移动的趋势。(2)煤层采空区排水会对管片结构位移尤其是竖向位移产生影响,且增加幅度较大。(3)UDEC二维模拟结果显示,岩层的节理开度越大,采空区排水量也越大,对管片结构位移和内力的影响就越大。(4)FLAC3D二维模拟结果显示,煤层采空区单节点排水量越大,对管片结构的内力和位移影响也越大。(5)煤层采空区排水边界水压力对管片结构内力分布形态的影响不大;随着排水边界设置压力的增大,管片结构的轴力和弯矩都有所减小,但变化量不大。(6)FLAC3D三维模拟结果与二维模拟结果对比可以发现,管片结构内力和位移在三维模拟结果情形下都较二维模拟结果略小,但变化规律基本一致。
[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.
【学位授予单位】:北京交通大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TD74
【相似文献】
相关期刊论文 前10条
1 刘福全;金洞隧道斜井施工机械配套技术浅析[J];西部探矿工程;2003年08期
2 任昌明;在松软、膨胀性岩层中掘进斜井[J];建井技术;1980年01期
3 傅充斌;改进作业方式及施工组织斜井月进273.3米[J];建井技术;1984年01期
4 李仲林;;第三井巷工程队施工的千米斜井贯通[J];有色金属(矿山部分);1985年04期
5 马家骏,李殿臣;加快斜井施工速度的几点作法[J];建井技术;1987年03期
6 匡吉苟;平行长斜井的施工方式[J];建井技术;1993年06期
7 王者尧;斜井施工的配套设施[J];江苏煤炭;1993年02期
8 张佳文;斜井安全装置的研究与应用[J];西部探矿工程;1994年06期
9 韩静玉;;磨沟岭隧道橡子沟斜井施工技术[J];西部探矿工程;2006年02期
10 张付立;杨进军;张自新;胡亚伟;;明斜井穿越老斜井施工方法[J];建井技术;2012年04期
相关会议论文 前10条
1 王建强;;长梁山隧道东沟斜井施工计划完成进度情况分析[A];第九届全国结构工程学术会议论文集第Ⅲ卷[C];2000年
2 王怡;王芝银;马兰平;曾志华;;管道穿越黄土陡坡斜井工程稳定性分析[A];第二届中国水利水电岩土力学与工程学术讨论会论文集(一)[C];2008年
3 葛惠永;白凤忠;申建红;乔光磊;;斜井施工技术的发展与实践[A];矿山建设工程新进展——2005全国矿山建设学术会议文集(下册)[C];2005年
4 马栋;黄立新;;长梁山隧道3#斜井快速施工机械配套技术[A];第九届全国结构工程学术会议论文集第Ⅲ卷[C];2000年
5 王晓建;;深斜井高精度反井施工技术[A];矿山建设工程新进展——2006全国矿山建设学术会议文集(上册)[C];2006年
6 刘树明;;有轨斜井运输安全保障体系研究[A];第九届海峡两岸隧道与地下工程学术及技术研讨会论文集[C];2010年
7 薛模美;胡恒福;白伟;;客运专线隧道斜井转正洞施工技术[A];客运专线工程技术学术研讨会论文集(上)[C];2008年
8 张立军;;乌鞘岭特长隧道3~#斜井改进设计与施工[A];铁路长大隧道设计施工技术研讨会论文集[C];2004年
9 张剑;;谈谈乌鞘岭隧道的斜井设计[A];甘肃省科协年会铁道分会场“兰武二线建设研讨会”论文集[C];2004年
10 钱永平;王仕虎;;反井钻机在惠州抽水蓄能电站长斜井导井施工中的应用[A];抽水蓄能电站工程建设文集2011[C];2011年
相关重要报纸文章 前10条
1 马瑞斌 周吉明 丁宁;三公司西二线东段18标段完成斜井施工[N];石油管道报;2010年
2 王显峰 贾乐;三公司西二线东段斜井穿越顺利完成[N];石油管道报;2010年
3 通讯员 向奇志 麻成标;全球首台煤矿斜井掘进机下线[N];中国铁道建筑报;2013年
4 记者 章盛莉 通讯员 赵嵩;295米斜井助力长株潭城铁[N];长沙晚报;2011年
5 本报通讯员 王俊杰 许波;独辟蹊径 柳暗花明[N];石油管道报;2010年
6 王洋;七千里陆桥一洞开[N];中国铁道建筑报;2004年
7 刘铁男 记者 赵蕴颖;大连地铁214标段增挖斜井[N];大连日报;2011年
8 周广宽;智慧作犁开坦途[N];中国铁道建筑报;2007年
9 通讯员 朱洪山 周金龙 秦德;贵广铁路上兴隧道提前胜利贯通[N];中华建筑报;2010年
10 通讯员 朱立鹏 洪晓强;十二局集团二公司从“金点子”里抠出金子[N];中国铁道建筑报;2011年
相关硕士学位论文 前9条
1 李强;斜井双护盾TBM施工技术研究[D];石家庄铁道大学;2016年
2 李兵;煤层采空区排水对斜井管片结构影响的数值模拟分析[D];北京交通大学;2017年
3 郗征;厚表土长斜井快速施工关键技术研究[D];西安工业大学;2012年
4 张宇宁;新街矿区3-1煤层开采对斜井管片结构影响的数值分析[D];北京交通大学;2015年
5 汪颂晖;斜井穿越松散土层的支护技术研究[D];西安工业大学;2012年
6 章剑;软弱围岩斜井转正洞工法动态施工力学行为分析[D];西南交通大学;2013年
7 杨旭;斜井管片结构下方保护煤柱尺寸设计的离散元分析[D];北京交通大学;2015年
8 李智溢;公路隧道利用斜井快速施工组织研究[D];长安大学;2009年
9 王东洋;大断面斜井穿越采空区支护技术研究[D];湖南科技大学;2014年
,本文编号:1800608
本文链接:https://www.wllwen.com/kejilunwen/kuangye/1800608.html