三家子煤矿巷道锚杆支护应力、位移数值模拟分析

论文摘要

本文对三家子煤矿的实际情况进行调查分析,结合煤岩物理力学实验、岩石力学实验、岩层探测结果,根据锚杆支护原理,对三家子煤矿巷道护进行初步设计,并提出了三套支护方案,利用／ANSYS数值模拟软件对各个方案进行数值模拟分析,从应力和位移两方面对三套方案进行对比。经模拟分析得出：三个方案有着相同之处,垂直应力与水平应力都是非对称分布,与煤层有一定夹角,随着与巷道距离的减少,其应力逐渐降低；不同则在于经过锚杆支护后,方案Ⅱ和方案Ⅲ应力有了明显变化,破坏巷道帮角的应力集中明显减少,锚杆作用形成的应力拱,有效控制了高应力对帮角的破坏作用；在位移方面三套支护方案也亦有明显不同,方案Ⅰ在未加支护的情况下,其顶板及左右围岩位移明显大于方案Ⅱ和方案Ⅲ。通过对三套方案的应力和位移的模拟计算结果进行对比,从而寻找出一种经济有效的方案作为该矿井巷道的支护方案。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• ABSTRACT
• 1 前言
• 1.1 研究意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 国外研究现状
• 1.2.2 国内研究现状
• 1.2.3 锚杆支护的优越性
• 1.3 支护的相关理论
• 1.3.1 锚杆支护理论
• 1.3.2 锚索支护理论
• 1.3.3 支护理论计算
• 1.4 研究路线
• 2 区域概况
• 2.1 自然地理和交通
• 2.2 区域地层
• 2.3 区域地质构造特征
• 2.3.1 新构造活动
• 2.3.2 主要断裂
• 2.4 地貌
• 3 矿区地质
• 3.1 地层
• 3.2 构造
• 4 岩层探测及岩石力学实验
• 4.1 地应力测量
• 4.1.1 测量地点
• 4.1.2 岩石力学试验
• 4.1.4 应力计算
• 4.1.5 地质力学分析
• 4.2 煤岩体物理力学试验
• 4.3 岩层探测
• 4.3.1 探测地点及测孔布置
• 4.3.2 岩层探测结果
• 5 支护的初步设计及数值模拟
• 5.1 ANSYS模拟软件简介
• 5.2 巷道支护初步设计
• 5.3 巷道支护数值模拟
• 5.3.1 模型的建立
• 5.3.2 应力分布云图分析
• 5.3.3 位移分析
• 5.3.4 数值模拟分析
• 6 结论
• 参考文献
• 附录A 附录内容名称
• 作者简历
• 学位论文数据集