本文關(guān)鍵詞： 巷道支護 結(jié)構(gòu)優(yōu)化 松動圈 金屬支架 數(shù)值計算　出處：《安徽理工大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：隨著煤礦開采深度的不斷增加,巷道支護技術(shù)的難度也不斷提升。一些巷道圍巖由于受到高地壓的作用,變得松軟破碎,不能較好的承載礦山壓力,導(dǎo)致巷道變形不斷加大。對于一些地壓較小的巷道,目前的支護技術(shù)能夠有效的滿足其安全及正常使用需求,但當(dāng)遇到較大地壓時,原有的支護方法難以保證預(yù)期的支護效果,必須對巷道進行補強修復(fù)或結(jié)構(gòu)優(yōu)化。文章簡單介紹了關(guān)于礦山巖石力學(xué)的一些相關(guān)理論,從巖石的破壞條件到巷道開挖后圍巖應(yīng)力的重分布再到松動圈的產(chǎn)生,概括了巷道從開挖到支護背后所蘊涵的力學(xué)機理。分析了軟巖巷道變形規(guī)律和控制機理,對于易破碎的軟巖巷道的變形控制要從抑制圍巖松動圈的發(fā)展著手,依靠巖石的自穩(wěn)定再輔以一些外界的支護,通過主動支護與被動支護相結(jié)合的思想,設(shè)計最佳的支護形式。本文依據(jù)楊莊煤礦IV520風(fēng)巷支護設(shè)計為研究背景,研究了梯形巷道在高地應(yīng)力下應(yīng)力分布和變形的特點,分析表明頂板和兩幫中心部位受力變形最大,巷道周圍出現(xiàn)應(yīng)力集中,以四個拐角最為明顯;研究了不同梯形巷道斷面對圍巖應(yīng)力二次分布的影響,頂板寬度的增加相當(dāng)于增加了頂梁寬度,使得兩幫的應(yīng)力向頂板轉(zhuǎn)移,兩幫變形不斷減小,頂板變形不斷加大;給出了更加符合實際的梯形棚架的受力模型,在棚梁與棚腿之間采用搭接的情況下,梁與腿之間考慮為鉸接,棚腿與地面考慮為固定鉸支座更符合工程實際。通過計算梯形支架的應(yīng)力情況,得到了梯形支架最佳結(jié)構(gòu)的公式,最佳結(jié)構(gòu)與高寬比關(guān)系密切而與荷載的具體大小沒有直接關(guān)系;對比分析優(yōu)化之后的結(jié)構(gòu)和優(yōu)化前結(jié)構(gòu)應(yīng)力分布特點設(shè)計的短錨輕架支護結(jié)構(gòu)被成功運用到工程實踐中,通過對變形較大的部位施加錨桿錨索固定,明顯減小了該部位的變形大小,改善了支護效果。通過現(xiàn)場調(diào)查,資料收集,到數(shù)值模擬與理論分析,再到支護方案的確定與應(yīng)用,最后再用實際監(jiān)測數(shù)據(jù)來分析總結(jié),所得出的支護設(shè)計方案對今后松散破碎圍巖巷道的支護提供一些參考與經(jīng)驗。
[Abstract]:With the continuous increase of mining depth, the difficulty of roadway support technology is also increasing. Some roadway surrounding rock become soft and broken because of high ground pressure, which can not bear the mine pressure better. For some roadways with low ground pressure, the current support technology can effectively meet its safety and normal use needs, but when encountered a greater pressure. The original supporting method is difficult to guarantee the expected support effect, so it is necessary to repair the roadway or optimize the structure. This paper briefly introduces some related theories about rock mechanics in mines. From the failure condition of rock to the stress redistribution of surrounding rock after tunnel excavation to the generation of loosening circle, the mechanics mechanism of roadway from excavation to support is summarized, and the deformation law and control mechanism of soft rock roadway are analyzed. For the easily broken soft rock roadway deformation control should start from restraining the development of surrounding rock loose circle relying on the rock self-stability and then some external support through the combination of active support and passive support thought. According to the research background of IV520 wind roadway support design in Yangzhuang Coal Mine, the characteristics of stress distribution and deformation of trapezoidal roadway under high ground stress are studied in this paper. The analysis shows that the stress deformation of the roof and the center of the two bands is the largest, the stress concentration around the roadway appears, and the four corners are the most obvious. The influence of different trapezoid roadway sections on the secondary distribution of surrounding rock stress is studied. The increase of roof width is equivalent to the increase of roof beam width, which makes the stress of the two sides transfer to the roof, and the deformation of the two sides decreases continuously. The roof deformation is increasing; A more practical stress model of trapezoidal scaffolding is given. In the case of lap connection between the shed beam and the shed leg, the hinge connection between the beam and the leg is considered. The fixed hinge support is more suitable for engineering practice. By calculating the stress of trapezoidal support, the formula of the optimum structure of trapezoid support is obtained. The optimum structure is closely related to the aspect ratio, but not directly related to the specific size of the load. Comparing and analyzing the stress distribution characteristics of the optimized structure and the structural stress distribution before the optimization, the short anchor and light frame support structure has been successfully applied to the engineering practice, and the anchor cable has been applied to the large deformed part of the structure. Obviously reduce the deformation of the site, improve the support effect. Through field investigation, data collection, numerical simulation and theoretical analysis, and then to the determination and application of the support scheme. Finally, by analyzing and summing up the actual monitoring data, the design scheme of the support provided some reference and experience for the support of loose and broken surrounding rock roadway in the future.
【學(xué)位授予單位】：安徽理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TD353

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本文編號：1485102