三家子煤矿巷道锚杆支护应力、位移数值模拟分析

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。

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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

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