地下倾斜巷道变形场数值分析及支护优化

来源 :合肥工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:qingming_369
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随着煤炭开采量不断增多、开采深度的不断增加,安全稳定的巷道支护日益成为一大难题。在我国煤炭资源的开发中,支护失效甚至巷道坍塌现象时有发生,它不仅影响了巷道工程的施工进度和成本且危及了施工人员的人身安全。致使安全有效经济的支护方案迫在眉睫。文章以淮北临涣矿为工程背景,进行调查分析并认为高地应力、大变形以及冲击矿震作用强烈是影响深埋巷道支护的关键科学问题。依据淮北临涣矿的实际情况、煤层特性及软岩夹层的影响,分别几种支护技术进行了深入探讨,并组合运用成功运用于淮北临涣矿的巷道支护。主要工作如下:1.结合淮北临涣矿有软弱岩层交汇的特性,建立了三维有限元模型,系统的分析了地下倾斜巷道在自重应力场下的位移和应力情况,指出了倾斜煤层巷道围岩变形破坏特征。指出倾斜巷道应特别注意软弱岩层处、以及顶板、底板等关键部位的支护,同时应注意防止底鼓现象的产生。2.在理论分析和现场调研的基础上,提出几种适合淮北临涣矿的支护方案,并利用数值模型确定各种支护方案的支护性能。开展了几种支护方案的数值模拟,深入探讨了这些支护方案对实际巷道的支护效果,得到了一定规律性认识。3.运用大型有限元软件ANSYS建立三维数值计算模型,找出在倾斜巷道及软岩夹层影响下的巷道围岩变形特征。指出倾斜巷道支护应以巷道顶板、两帮以及墙角为关键部位。并对各种支护参数下巷道顶板沉降量、塑性区分布、围岩应力分布等特性进行分析。本文的研究与实践,克服了ANSYS软件在分析非线性问题上的缺陷和困难,使深部巷道支护技术由工程类比法上升到数值模型计算法,为地下倾斜巷道的支护奠定了基础,它必在淮北临涣煤矿的掘进与支护中起着主要的参考作用。
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