钱营孜煤矿马头门围岩变形特性与支护优化研究

论文摘要

煤炭是我国的主要能源及重要的工业原料,随着国民经济的发展,对煤炭的需求日益增加。因此,建设一批新的大型、特大型矿井已是国家经济建设和发展的必须。而且经过长期大规模地开发之后,开采条件较为优越的煤炭资源已接近枯竭,因此提高产量的出路在于开采那些赋存条件差、埋藏很深的煤炭资源,这就意味着今后的采掘工作将在高地应力、围岩条件很差的环境中进行。其中,马头门部位因其位置的重要性,同时设计断面大、服务年限长、结构受力复杂等,是目前矿井支护的重点和难点。本文以钱营孜煤矿风井马头门支护优化设计课题为背景,研究内容有:①钱营孜煤矿马头门围岩变形特性;②通过现场监测,掌握马头门部位支护结构的受力特征、变性特性以及围岩的压力和位移特征;③研究马头门围岩动力场和位移场特性,提出支架优化设计方案:④数值模拟马头门支架与围岩力学特性,为支护方案设计及支护参数优化提供依据。通过研究,获得以下结果:①得到了钱营孜煤矿马头门围岩应力场的特征:②钱营孜煤矿马头门支架优化方案;③钱营孜煤矿马头门支护优化设计参数。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 问题提出
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 论文研究内容和主要创新点
• 1.4 拟采取的技术措施和办法
• 2 马头门支护设计理论
• 2.1 马头门支护的意义和方式
• 2.2 马头门支护计算理论模型
• 2.2.1 壳体结构概述
• 2.2.2 问题分析与理论模型
• 2.3 内力计算
• 2.3.1 围岩应力分析
• 2.3.2 支护载荷的确定
• 2.3.3 内力计算
• 2.4 本章结论
• 3 马头门围岩变形与支护研究
• 3.1 钱营孜煤矿工程概况
• 3.1.1 工程概况
• 3.1.2 工程地质与水文地质条件
• 3.1.2.1 工程地质条件
• 3.1.2.2 水文地质条件
• 3.2 监测的内容及意义
• 3.2.1 监测的目的
• 3.2.2 监测的内容与意义
• 3.2.2.1 监测目的
• 3.2.2.2 获得指标
• 3.2.2.3 监测内容
• 3.3 监测断面及元件的布置
• 3.3.1 监测断面的选择及布置
• 3.3.2 监测元件埋设方案
• 3.3.2.1 位移计、钢筋计、压力盒的埋设
• 3.3.2.2 锚杆拉力计的埋设
• 3.3.2.3 巷道支护自动监测系统
• 3.4 测试结果与分析
• 3.4.1 监测数据
• 3.4.1.1 南马头门东侧数据变化情况
• 3.4.1.2 南马头门西侧数据变化情况
• 3.4.1.3 锚杆拉力计数据变化情况
• 3.4.2 监测数据分析
• 3.4.2.1 马头门东侧监测结果分析
• 3.4.2.2 马头门西侧监测结果分析
• 3.4.2.3 南马头门锚杆应力监测结果分析
• 3.5 本章结论
• 4 数值模拟
• 4.1 有限元分析法
• 4.2 ANSYS有限元程序简介
• 4.3 马头门支护ANSYS分析
• 4.3.1 马头门施工过程模拟的ANSYS实现
• 4.3.2 本构关系及破坏准则
• 4.3.3 加载与求解
• 4.3.4 求解结果分析
• 3D有限差分程序简介'>4.4 FLAC^3D有限差分程序简介
• 4.5 巷道锚杆支护效果的FLAC有限差分分析
• 4.6 本章结论
• 5 主要结论与展望
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介及读研期间主要科研成果
• 附录: 历届安徽理工大学冻土研究所硕士学位论文题目汇总