沉陷区甲醇厂建（构）筑物与大型设备特种抗变形研究及厂区优化布置

论文摘要

随着全球能源问题的日益突出,煤炭作为我国重要能源之一,其生产也有了不断发展和扩大的需要。地下开采必然引起地表沉陷,导致环境资源损害。伴随着矿区建设规模和采煤沉陷区范围的不断扩大,大面积的沉陷区地表变形不均,不可避免地对上部建筑物造成破坏,仅靠传统的留设建筑物保护煤柱、建筑物异地搬迁开采和采取加固与维修措施来实现建筑物下压煤开采,不仅浪费资源、搬迁难度大、费用高、维修加固工作量大,而且会涉及许多社会问题,经技术经济比较后必须对建筑物采取特殊保护措施。国内外对建筑物抗变形设计已作过大量研究,本文在总结前人研究成果基础上,对沉陷区拟建甲醇厂砌体结构的建筑物和大型设备提高抗变形能力进行了讨论,并对厂区进行了优化布置。(1)本文讨论了采动区不同类型的地表移动变形对建筑结构和设备的影响,分析和总结了沉陷区建(构)筑物各种裂缝的成因。(2)着重研究了沉陷区建(构)筑物和大型设备抗变形措施。抗变形设计遵循柔性设计原则和刚性设计原则,在措施上重点介绍了上部结构的加固与调整、地基处理等方面,讨论了地基和基础协调的思想。(3)本文采用《建筑桩基技术规范》设计桩基础,运用有限元分析软件ANSYS来模拟复合地基受力、变形状态,得出了大型设备在外荷载作用下基础产生的均匀和不均匀变形,计算了荷载影响深度。通过分析模拟结果,对高塔设备的选址进行了优化布置。(4)以北宿矿三、五采区具体地质采矿条件为背景,运用“沉陷预计子系统”预计地表变形,通过生成的变形等值线图,对沉陷区地表变形进行分级划分,结合甲醇厂工艺流程和大型设备抗变形要求,对化工厂进行厂区优化布置。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 问题的提出
• 1.2 国内外研究应用历史及现状
• 1.3 抗变形技术内容
• 1.4 研究内容、技术路线及应用价值
• 1.4.1 主要研究内容
• 1.4.2 研究技术路线
• 1.4.3 应用价值和意义
• 1.5 沉陷区建（构）筑物抗变形技术展望
• 第2章 地表变形原理及对建（构）筑物和大型设备损害
• 2.1 开采沉陷引起的地表移动变形
• 2.1.1 地表移动变形原理
• 2.1.2 地表移动和破坏形式
• 2.2 开采沉陷地表移动变形预测
• 2.2.1 概率积分法基本原理
• 2.2.2 概率积分法计算公式
• 2.3 地表沉陷引起的建筑物和设备损害
• 2.3.1 地表变形和移动对建筑结构和设备的影响
• 2.3.2 地表沉陷对管道的影响
• 2.3.3 处于移动盆地内不同位置的建筑物受变形影响比较
• 2.3.4 地表变形引起的建筑物裂缝
• 2.4 本章小结
• 第3章 沉陷区建（构）筑物和大型设备抗变形措施
• 3.1 沉陷区建筑物的保护方式
• 3.2 抗变形结构概念的提出及抗变形加固措施
• 3.3 沉陷区地基基础加固
• 3.3.1 地基处理
• 3.3.2 基础加固措施
• 3.4 建（构）筑物和设备抗变形措施
• 3.4.1 抗变形建（构）筑物和设备设计原则
• 3.4.2 建筑物抗变形措施
• 3.4.3 高塔设备抗变形措施
• 3.4.4 高压管道抗变形设计
• 3.5 地基和基础的协调
• 3.6 本章小结
• 第4章 甲醇厂高塔设备优化布置
• 4.1 ANSYS基本理论
• 4.1.1 有限元法概述
• 4.1.2 有限元分析软件ANSYS简介
• 4.2 沉陷区地表建筑开发利用实例
• 4.2.1 资江采动区建筑实例
• 4.2.2 本溪重型汽车制造厂后桥加工车间建设实例
• 4.2.3 平煤集团乐福新村建筑实例
• 4.2.4 开滦塌陷区地面建筑实例
• 4.2.5 石家庄井陉矿区新建焦化工程
• 4.3 工程背景简介
• 4.3.1 采区概况
• 4.3.2 地层概况
• 4.3.3 工程地质条件
• 4.4 高塔设备变形模拟
• 4.4.1 桩基础设计
• 4.4.2 有限元计算模型的建立
• 4.4.3 计算结果分析
• 4.5 本章小结
• 第5章 厂区优化布置
• 5.1 巷道煤柱强度及长期稳定性
• 5.1.1 煤柱载荷研究
• 5.1.2 煤柱强度研究
• 5.1.3 煤柱宽度确定及稳定性分析
• 5.2 巷道煤柱的变形
• 5.3 地表沉降变形预测
• 5.4 厂区优化布置
• 5.4.1 厂区布置原则
• 5.4.2 甲醇厂主要设备及基础变形要求
• 5.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间所发表的学术论文
• 致谢