赤峪矿深部高应力软岩巷道支护数值模拟研究

发布时间：2022-12-23 22:11

　　深部高应力软岩巷道掘进开采之后,在垂直应力和水平应力的耦合作用下,会产生应力重分布,变形破坏难以控制,在高应力软岩巷道环境下研究围岩破碎机理及设计支护方案对于保障深部复杂地质环境下的巷道围岩稳定具有十分重要的意义。本文以赤峪矿为工程研究背景,综合使用理论分析、数值模拟及现场监测等手段进行深入研究。首先通过理论分析的方法研究了高应力深部巷道围岩变形破碎机理,进行了地应力的判定以及寻找导致巷道产生失稳、发生位移的判据,得出围岩为典型构造应力场,围岩破坏类型属于强度-应力控制型,将位移变形作为高应力软岩巷道的失稳判据;其次根据原设计方案和现场围岩破碎情况,针对半梯形和直墙拱形两种截面类型的高应力深部软岩巷道进行支护方案设计,利用数值模拟软件分别对不同的支护方案进行数值模拟,对各支护方案的围岩变形、应力、塑性区等进行了特征分析,寻找不同支护方案下的应力位移变化规律以及锚固参数支护效果,通过对比分析得知巷道在围岩径向应力、切向应力及位移变形基本不变的情况下,当锚杆达到有效长度时,采用短而密比长而疏的支护更加合理,综合考虑,顶板及两帮选用0.7×0.7×2.0m锚杆,顶板打设三根1.4×1.4×6... 

【文章页数】：99 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 课题研究的意义
    1.2 软岩巷道支护研究现状
        1.2.1 国内外软岩巷道支护理论研究现状
        1.2.2 锚喷支护理论及研究现状
        1.2.3 联合支护的理论及研究现状
    1.3 研究内容与研究方法
        1.3.1 研究内容
        1.3.2 研究方法
2 赤峪煤矿工程概况及巷道围岩变形破坏机理分析
    2.1 采掘工程情况
    2.2 地质地层情况
    2.3 煤系地层情况
        2.3.1 2煤
        2.3.2 3煤
        2.3.3 4煤
    2.4 地质构造情况
    2.5 赤峪煤矿巷道围岩变形破坏机理分析
        2.5.1 巷道围岩变形破坏特征
        2.5.2 软岩的概念
        2.5.3 地应力的判定
        2.5.4 巷道失稳位移判据的探讨
    2.6 本章小结
3 赤峪煤矿巷道围岩锚喷支护方案研究
    3.1 赤峪巷煤矿道断面形状及支护结构类型
        3.1.1 巷道断面设计考虑因素分析
        3.1.2 赤峪煤矿巷道围岩支护结构类型
    3.2 数值模型的建立
        3.2.1 基本假定
        3.2.2 数值模型
        3.2.3 边界条件
        3.2.4 数值模拟参数
        3.2.5 数值模型实验安排
        3.2.6 模型数据提取路径
    3.3 半梯形巷道围岩变形与受力分析
        3.3.1 不同支护方案时巷道围岩变形分析
        3.3.2 不同支护方案时自重应力对巷道围岩变形分析
        3.3.3 不同支护方案时水平应力对巷道围岩变形分析
        3.3.4 不同支护方案时自重应力作用下巷道围岩应力分析
        3.3.5 不同支护方案时水平应力巷道围岩应力分析
        3.3.6 不同支护方案时巷道围岩剪应力分析
        3.3.7 不同支护方案时巷道围岩Mises应力分析
        3.3.8 不同支护方案时巷道围岩塑性变形分析
    3.4 直墙拱形巷道围岩变形与受力分析
        3.4.1 不同支护方案时巷道围岩变形分析
        3.4.2 不同支护方案时自重应力对巷道围岩变形影响分析
        3.4.3 不同支护方案时水平应力对巷道围岩变形的影响分析
        3.4.4 不同支护方案时自重应力作用对巷道围岩的应力影响分析
        3.4.5 不同支护方案时水平应力对巷道围岩应力的影响分析
        3.4.6 不同支护方案时巷道围岩剪应力分析
        3.4.7 不同支护方案时巷道围岩Mises应力分析
        3.4.8 不同支护方案时巷道围岩塑性变形分析
    3.5 不同支护方案巷道围岩应力位移变化规律分析
        3.5.1 半梯形巷道锚固参数支护效果分析
        3.5.2 直墙拱形巷道锚固参数支护效果分析
    3.6 拟定巷道围岩支护方案及数值模拟分析
        3.6.1 半梯形巷道拟支护方案数值模拟分析
        3.6.2 直墙拱形巷道拟支护方案数值模拟分析
    3.7 本章小结
4 现场监测方案
    4.1 监测目的
    4.2 监测内容
    4.3 测点布置
    4.4 现场监测结果及分析
    4.5 本章小结
5 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 展望
参考文献
致谢
作者简介


【参考文献】：
期刊论文
[1]工程区高地应力判据研究及实例分析[J]. 王成虎,郭啟良,丁立丰,刘立鹏.  岩土力学. 2009(08)
[2]隧道压力拱与围岩变形关系[J]. 梁晓丹,宋宏伟,赵坚.  西安科技大学学报. 2008(04)
[3]煤矿深部开采存在的问题及对策探讨[J]. 朱刘娟,栗红喜,陈俊杰.  煤炭技术. 2007(06)
[4]浅谈隧道围岩变化特性和锚喷支护作用[J]. 顾维,郭芳,黄晨.  山西建筑. 2007(02)
[5]软岩隧道施工特性及其动态力学行为研究[J]. 晏启祥,何川,姚勇.  岩石力学与工程学报. 2006(03)
[6]柳海矿运输大巷返修工程深部软岩支护设计研究[J]. 何满潮,郭志飚,任爱武,胡永光.  岩土工程学报. 2005(09)
[7]地下工程压力拱拱体的确定与成拱分析[J]. 梁晓丹,刘刚,赵坚.  河海大学学报(自然科学版). 2005(03)
[8]软岩条件下锚注加固锚杆布置参数与注浆浆液参数的确定[J]. 胡功笠,田艳凤,张超,王峰.  岩土力学. 2003(S2)
[9]公路隧道围岩稳定性研究现状与展望[J]. 吴梦军,陈彰贵,许锡宾,赵明阶.  重庆交通学院学报. 2003(02)
[10]锚喷支护隧道围岩稳定性粘弹性分析及应用[J]. 吴波,高波.  地下空间. 2002(04)

博士论文
[1]高应力软岩巷道变形破坏特征及让压支护机理研究[D]. 杨峰.中国矿业大学 2009
[2]深部巷道围岩破裂演化过程及其控制机理研究与应用[D]. 陈坤福.中国矿业大学 2009
[3]复杂条件下围岩分类研究[D]. 王广德.成都理工大学 2006
[4]隧道结构失稳及判据研究[D]. 陈先国.西南交通大学 2002



本文编号：3725508