深井马头门耦合支护及围岩稳定性分析

摘要

煤炭是我国能源发展战略不可或缺的资源，近年来我国的煤炭开采逐渐向深部进军。煤矿进入深部开采后，采矿环境逐步恶化，随之而来的还有“三高一扰动”难题，这将给深井围岩稳定性控制带来巨大的挑战。
　　马头门作为重要的连接部位，结构上较为复杂，应力集中部位较多，施工困难。本文基于国内外学者的研究成果，分析研究深井马头门巷道围岩变形破坏规律及耦合支护技术。采用理论分析、室内试验、数值模拟和现场监测手段以磁西一号井副井马头门为例，进行以下研究：
　　（1）基于近年来国内外马头门巷道失稳破坏的案例，分析深井马头门围岩变形破坏特征和破坏机理，总结深井马头门巷道耦合支护技术；
　　（2）基于深部围岩非线性能释放规律利用数值模拟和解析解方法分析深井马头门巷道强度耦合、刚度耦合和结构耦合；
　　（3）利用大型有限元软件MIDAS/GTS模拟磁西一号井副井马头门开挖与支护，并分别对不同初期支护方案和二次支护参数进行模拟分析，以期得到最优初期支护方案和最佳支护参数。最终确定初期滞后距离为2m，初期支护方案采用全断面锚杆支护+锚索+注浆+喷射混凝土并挂金属网，二次支护采用强度为C40、厚度为500mm的钢筋混凝土衬砌。
　　本文通过理论分析和数值模拟探索出深井马头门耦合支护机制，并将本文研究成果应用于现场工程,同时结合矿压监测结果验证耦合支护技术的合理性。本文的研究为深井马头门耦合支护和提高围岩稳定性提供借鉴，并能指导现场施工，对相同地质条件的深部矿井开采具有重要的指导意义。

目录

声明

1 绪论

1.1研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本文研究内容及研究方法

2 深井马头门变形破坏特征及机理研究

2.1 近年来国内深井马头门变形破坏案例

2.2深井软岩巷道破坏特征及围岩稳定性影响因素分析

2.3 深井软岩巷道的支护技术

2.4 本章小结

3.深井马头门耦合支护机制分析

3.1耦合支护机制概述

3.2深部软岩巷道内部非线性能释放规律

3.3强度耦合

3.4刚度耦合

3.5结构耦合

3.6本章小结

4.基于MIDAS/GTS深井马头门耦合支护数值模拟分析

4.1 数值模拟软件

4.2深井马头门数值模型建立

4.3初支护优化模拟分析

4.4二次支护时机及二次支护方案的确定

4.5本章小结

5 磁西一号井副井马头门支护工程实例

5.1 工程概况

5.2 支护方案及支护参数

5.3矿压监测

5.4 本章小结

6.结论与展望

6.1结论

6.2 展望

参考文献

致谢

攻读硕士期间成果

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