深井马头门应力集中围岩控制数值模拟论文

1、深井大断面马头门支护理论及技术研究【摘要】 随着我国对煤炭资源需求的不断增加,浅部资源已经不能满足我国国民生产的需求,特别是山西省部分地区的浅部煤炭资源已经开始枯竭,而新兴的能源在很长一段时间内不能满足我国经济发展所需能源的要求。因此,为了实现煤炭资源的可持续发展,开采深部煤炭资源即深井开采是我国未来煤炭发展的主要方向。马头门作为井筒与车场巷道连接处其受力状态十分复杂。特别对于开采深度的增加矿井,马头门在施工、支护时存在地应力大、巷道断面大、自由面较多、受多次施工扰动、应力集中严重等急需解决的问题。国外对深井马头门支护设计极为重视,在设计及施工等方面采取了系列特殊措施,如对深井高地压软弱地层,

2、马头门多采取密集工字钢结构,在设计方面,对其上下段井壁进行了特殊处理,以确保马头门和井筒的安全。本文以吕梁孝义市兴跃煤矿副立井马头门的支护为研究对象,采用现场调研、力学实验、理论分析和数值模拟等研究手段,具体分析了兴跃煤矿副立井马头门的受力情况、破坏形式及支护方式的优化,所作的主要工作如下：1、通过现场取样及实验室岩石力学性质的测定,得出了兴跃煤矿副立井马头门围岩力学性质参数,为理论分析、数值模拟等奠定了坚实的基础。2、通过理论分析,得出了. 更多还原【Abstract】 With the increasing demand of coal resources in our coun

3、try,shallow resources cant meet our demand of national production.Especially in some areas of Shanxi province,shallow resources are nearly exhausted.While newly developed energy still cant satisfy the needs of resources in economic development.Therefore,exploration of deep coal resources become the

4、main developmental direction of future mining industry in order to realize coal resources sustainable development.As the joint of shaft bottom. 更多还原 【关键词】 深井； 马头门； 应力集中； 围岩控制； 数值模拟； 【Key words】 deep mine； ingate； stress concentration； ground control； numerical simulation； 摘要 3-5 ABSTRACT 5-6 第一

5、章 绪论 9-17 1.1 研究背景及意义 9 1.2 国内外研究现状 9-13 1.2.1 巷道围岩控制理论研究现状 10 1.2.2 锚杆支护技术发展现状 10-11 1.2.3 锚杆支护理论发展现状 11-12 1.2.4 锚索技术研究现状 12-13 1.2.5 马头门数值模拟技术研究现状 13 1.3 主要研究内容及方法 13-14 1.4 研究技术路线 14-17 第二章 矿井地质概况及煤岩力学试验 17-25 2.1 井田位置 17-18 2.2 井田地质构造 18-20 2.2.1 地质构造 18 2.2.2 煤层赋存特征 18-20 2.3 围岩物理力学参数的测定 20-25

6、 2.3.1 岩样单轴抗压强度的测定 20-23 2.3.2 岩样抗拉强度的测定 23-25 第三章 巷道矿压特征及围岩支护作用力机理研究 25-43 3.1 概述 25 3.2 马头门围岩应力分布规律及变形特征 25-36 3.3 应力场叠加效应 36-37 3.4 支护原则与支护载荷的确定 37-42 3.4.1 支护设计原则 37-39 3.4.2 锚固体结构几何参数的确定 39-40 3.4.3 锚固结构的力学参数 40-42 3.5 小节 42-43 第四章 副立井马头门支护技术研究 43-69 4.1 支护方式与支护参数的设计 43-45 4.2 马头门支护方案的数值模拟 45-62 4.2.1 马头门数值模型的建立 45-49 4.2.2 马头门第段数值模拟分析 49-54 4.2.3 马头门第段数值模拟分析 54-57 4.2.4 马头门第段数值模拟分析 57-62 4.3 马头门支护方式的确定 62-69 4.3.1 副立井马头门第段锚杆支护设计 62-64 4.3.2 副立井马头门第段锚杆支护设计 64-66 4.3.3 副立井马头门第段锚杆支护设计 66-69 第五章