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深立井连接硐室群围岩稳定性及应力重分布研究

发布时间:2018-07-23 17:23
【摘要】:在煤矿建设中,常常需要开挖大量的隧洞和硐室,形成结构复杂的地下硐室群系统。在地下洞室群系统中竖井、巷道和硐室分布复杂且相互交叉重叠,尤其在马头门部位,围岩的应力变化情况更为复杂。为了保证施工和使用安全,需要对复杂结构的地下硐室群系统进行更深入的研究。本文利用数值模拟的方法研究了淮南矿业集团潘—东矿副井连接硐室群的围岩稳定性及应力重分布。本文主要研究内容及成果如下:(1)基于广义的Hoek-Brown准则,对围岩的力学参数进行了估算,采用MIDAS/GTS有限元软件,进行了深立井连接硐室群围岩稳定性的三维数值模拟分析,揭示了硐室群在常规锚喷和二衬复合支护情况下的围岩位移场和应力场分布规律以及支护结构的受力特征,并指出了深立井连接硐室群位置选择的重要性,同时依据数值分析结果,提出了深立井连接硐室群的加强支护设计理念。(2)采用ABAQUS有限元软件,对深立井马头门处的应力分布进行分析,绘制主应力变化曲线和Lambe法表示的应力路径,揭示了马头门部位的应力分布规律以及应力重分布过程,为施工过程的安全监测提供参考。(3)通过观察测点主应力的变化曲线与Lambe法表示的应力路径刚好可以看出开挖过程对测点应力的影响,根据变化趋势得出关键开挖步,为矿井安全施工提供参考依据。(4)介绍了二维应力路径正则化的过程,并将正则化二维应力路径与传统Lambe应力路径进行比较,二者都可以表示应力重分布的过程,但前者考虑了中间主应力对开挖安全性的影响。因此在利用这两种应力路径法进行安全性分析时,应注意区分。
[Abstract]:In coal mine construction, it is often necessary to excavate a large number of tunnels and chambers to form a complex underground chamber group system. In the underground cavern group system, the distribution of roadway and chamber is complex and overlapping, especially in the position of Matou gate, the stress change of surrounding rock is more complicated. In order to ensure the safety of construction and operation, it is necessary to study the underground chamber group system with complex structure. In this paper, the stability of surrounding rock and the stress redistribution of adjacent cavern group in Pan-Dong Coal Mine of Huainan Mining Group are studied by numerical simulation. The main contents and achievements of this paper are as follows: (1) based on the generalized Hoek-Brown criterion, the mechanical parameters of surrounding rock are estimated, and the stability of surrounding rock of deep shaft connecting cavern group is analyzed by using MIDAS/GTS finite element software. This paper reveals the distribution law of surrounding rock displacement field and stress field of cavern group under the condition of conventional bolting and shotcrete and two-lining composite support, and points out the importance of selecting the position of deep shaft connecting chamber group. At the same time, according to the results of numerical analysis, the design concept of reinforced support for deep shaft connecting cavern group is put forward. (2) the stress distribution at the entrance of horse head of deep shaft is analyzed by using ABAQUS finite element software. The curve of principal stress change and the stress path expressed by Lambe method are drawn, and the stress distribution law and stress redistribution process of horse head gate are revealed. It provides a reference for the safety monitoring of construction process. (3) by observing the change curve of principal stress and the stress path expressed by Lambe method, the influence of excavation process on the stress of measuring point can be seen, and the key excavation step can be obtained according to the change trend. It provides a reference for mine safety construction. (4) the regularization process of two-dimensional stress path is introduced, and the regularized two-dimensional stress path is compared with the traditional Lambe stress path. Both of them can express the process of stress redistribution. But the former takes into account the effect of intermediate principal stress on excavation safety. Therefore, the two stress path methods should be used in safety analysis.
【学位授予单位】:安徽理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:TD32

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本文编号:2140107

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