【摘要】：立井井筒工程是礦井建設(shè)主要連鎖工程項目之一,是整個礦井建設(shè)的咽喉,其設(shè)計和施工質(zhì)量優(yōu)劣直接關(guān)系到礦井建設(shè)成敗和生產(chǎn)期的正常使用。本文以可可蓋礦井立井井筒凍結(jié)法施工為背景,對立井井筒力學(xué)模型進行彈塑性力學(xué)分析;分析凍結(jié)前后巖土體力學(xué)性質(zhì)變化;通過F L A C3 D數(shù)值模擬軟件,采用工程方法折減力學(xué)參數(shù),通過數(shù)值模擬分析不同凍結(jié)孔數(shù)量情況下開挖立井井筒井壁變形量及井筒圍巖徑向應(yīng)力變化。綜合井筒變形量及立井井筒凍結(jié)孔施工費用確定凍結(jié)孔數(shù)量。本文主要工作如下:1)基于彈性力學(xué)基本假設(shè),將井筒受力問題簡化,分析基于彈性假設(shè)井筒圍巖受力及位移特點。分析不同凍結(jié)厚度條件下井筒圍巖應(yīng)力位移變化趨勢,為后文數(shù)值模擬分析奠定理論基礎(chǔ)。2)通過對井筒附近巖土體進行鉆探,獲取礦井巖土體水文地質(zhì)條件資料。其主要探測工作包括:通過鉆取巖樣,對礦區(qū)巖層巖性進行分析;獲取不同深度地層溫度,分析地層溫度隨地層深度的變化趨勢;通過探測孔探測地層含水情況,采用水平狹長廊道法概算井筒涌水量,為確定凍結(jié)法施工法提供依據(jù)。3)通過鉆取巖樣進行相關(guān)力學(xué)實驗,測得各地層巖樣凍結(jié)前后力學(xué)參數(shù),其主要參數(shù)包括:抗壓強度、抗拉強度、內(nèi)聚力、內(nèi)摩擦角和密度等。通過工程處理,將獲得巖石力學(xué)參數(shù)轉(zhuǎn)化為適用于數(shù)值模擬實驗的力學(xué)參數(shù),為后文數(shù)值模擬提供參數(shù)。4)采用工程折減后的力學(xué)參數(shù),計算不同凍結(jié)孔條件下凍結(jié)厚度變化趨勢,建立不同凍結(jié)孔數(shù)值實驗?zāi)Ｐ?通過數(shù)值模擬計算不同凍結(jié)厚度條件下井壁偏移量。綜合井筒井壁最大偏移量及凍結(jié)孔施工費用確定凍結(jié)孔數(shù)量。5)通過F L A C3 D數(shù)值模擬軟件進行不同開挖深度下,在含水條件下,井筒井壁的孔壓,通過分析,驗證采用凍結(jié)法施工能有效地防水,降低井壁孔壓。
[Abstract]:Vertical shaft engineering is one of the main chain projects of mine construction and the throat of the whole mine construction. The quality of design and construction is directly related to the success or failure of mine construction and the normal use of production period. In this paper, based on the construction of the shaft freezing method in the Cococo cap mine, the elastoplastic mechanics analysis of the opposite shaft mechanics model is carried out, and the changes of the geo-soil physical properties before and after freezing are analyzed. By means of F L A C 3D numerical simulation software, the mechanical parameters are reduced by engineering method. The deformation of shaft wall and the radial stress change of surrounding rock of shaft are analyzed by numerical simulation under the condition of different number of freezing holes. The number of freezing holes is determined by synthesizing the deformation of shaft and the construction cost of freezing hole in vertical shaft. The main work of this paper is as follows: 1) based on the basic assumption of elastic mechanics, the stress problem of wellbore is simplified, and the characteristics of surrounding rock force and displacement based on elastic assumption are analyzed. The variation trend of stress and displacement in surrounding rock of shaft under different freezing thickness is analyzed, which lays a theoretical foundation for numerical simulation analysis. 2) the hydrogeological condition data of rock and soil are obtained by drilling rock and soil around wellbore. Its main exploration work includes: through drilling rock samples, the lithology of mining area is analyzed, the formation temperature of different depth is obtained, and the variation trend of formation temperature is analyzed. The formation water content is detected by detecting holes, and the horizontal narrow corridor method is used to estimate the wellbore water inflow, which provides the basis for determining the freezing construction method. 3) relevant mechanical experiments are carried out by drilling rock samples. The mechanical parameters of rock samples before and after freezing are measured. The main parameters include compressive strength, tensile strength, cohesion force, friction angle and density. Through engineering treatment, the obtained rock mechanics parameters are transformed into mechanical parameters suitable for numerical simulation experiments, which provide parameters for later numerical simulation. 4) the mechanical parameters after engineering reduction are adopted. The variation trend of freezing thickness under different freezing hole conditions is calculated, and the numerical experimental model of different freezing hole is established, and the sidewall migration under different freezing thickness conditions is calculated by numerical simulation. Combined with the maximum deviation of wellbore and the cost of freezing hole construction, the number of freezing hole is determined. 5) under different excavation depth, under the condition of water cut, the pore pressure of shaft wall is analyzed by F L A C 3D numerical simulation software. It is proved that freezing method can effectively prevent water and reduce hole pressure.
【學(xué)位授予單位】：湖南科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TD262

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本文編號：2342021