亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        深部軟巖巷道支護方案數(shù)值模擬研究

        2014-03-26 08:26:22鄧飛夏弋江羅福友劉后明胡龍飛劉建偉
        有色金屬科學(xué)與工程 2014年2期
        關(guān)鍵詞:軟巖桁架錨索

        鄧飛, 夏弋江, 羅福友, 劉后明, 胡龍飛, 劉建偉

        (1.江西理工大學(xué)資源與環(huán)境工程學(xué)院,江西 贛州341000;2.江西省豐城礦務(wù)局曲江公司,江西 豐城 331100)

        0 引 言

        目前,由于淺部埋藏的煤炭資源日益減少,并漸漸枯竭[1-2],深部埋藏的資源正逐漸成為主要開采的對象.巷道應(yīng)力環(huán)境與其所處的深度緊密相關(guān)[3-7],開采越深,通常巷道所受應(yīng)力越大,尤其是煤礦開采過程中,高應(yīng)力、難支護問題隨著開采深度的增加而愈明顯.近年來,F(xiàn)LAC[8-15]等數(shù)值模擬軟件廣泛運用于巷道開挖設(shè)計與支護及采空區(qū)處理等環(huán)節(jié).本文基于FLAC2D軟件,研究了某礦601工作面的巷道支護設(shè)計方案,經(jīng)對比分析新舊方案,得出新方案對圍巖的控制更有效,并將新方案運用于工程實際.

        1 工程概況

        某礦601工作面是布置于西二采區(qū)-850 m水平,因未受開采影響巷道壓力相對穩(wěn)定,工作面的井下標(biāo)高為-723.88 m,掘進方位為248°,設(shè)計走向長度約為800 m,傾斜長度為40 m.因工作面處于-850 m,該工作面的巷道埋深很大,地壓顯現(xiàn)很明顯,圍巖的受力也復(fù)雜,煤巖被開挖后巷道變形大,需及時進行支護.地表為泥土覆蓋的平原,地勢較緩,地面多為農(nóng)田和荒地,有少量的村莊和建筑.地質(zhì)構(gòu)造相對復(fù)雜,斷層相對發(fā)育,斷層落差范圍為0~30 m,主要為正斷層,這樣就破壞了煤層的連續(xù)性.B4煤層,煤厚(2.8±0.2)m,煤層硬度f=0.6,傾角為12°,煤層層理屬于中等發(fā)育,地溫在25~27℃,容重為1.47 t/m3,煤層受構(gòu)造的影響,松軟破碎,煤層中含泥巖夾矸.其煤層的頂?shù)装宓那闆r見表1.

        礦區(qū)水文條件較為簡單,在對其進行開挖施工時不會出現(xiàn)大量涌水現(xiàn)象,有的地方可能有頂板漏水現(xiàn)象,但對掘進施工也不會有影響.

        表1 煤層頂?shù)装迩闆r

        2 數(shù)值模擬方案設(shè)計及計算

        2.1 數(shù)值模型的建立

        深部高應(yīng)力條件下的煤層的賦存條件相對復(fù)雜,且圍巖的種類可能也比較多,其中圍巖成分是以粉砂巖、細(xì)砂巖、炭泥巖和煤為主,為了對模型進行簡化,研究選取了最具代表性的且在整個區(qū)域分布最廣泛的巖體作為研究對象,對其進行模擬分析.采用FLAC2D軟件來分析巷道原支護方案和新支護方案的變形情況.巷道均寬2.6 m,均高3.4 m,長為132~168 m.所以,建立尺寸為200 m×100 m的二維平面模型.模型的上邊界施加與所覆巖層等效均勻載荷,為應(yīng)力約束,下邊界垂直位移被約束,兩側(cè)邊界水平位移被約束.模型計算時,等效巖體力學(xué)參數(shù)見表2.模型初始平衡狀態(tài)應(yīng)力分布情況見圖1.

        表2 模型中各巖體等效參數(shù)

        圖1 初始應(yīng)力狀態(tài)

        2.2 支護參數(shù)的選擇與模擬計算

        原方案:在巷道頂部每排安設(shè)3根錨索,4根錨桿,幫部也分別設(shè)置了5根錨桿.

        新方案:新支護方案相對于原支護方案,主要是在巷道頂?shù)?個角增加了預(yù)應(yīng)力桁架錨索,使頂板和兩幫分別構(gòu)成一套錨索梁系統(tǒng).

        為了得出更有效的支護方案,對2種支護方案進行對比分析.兩支護方案模型見圖2.原支護方案設(shè)計就是在新支護方案結(jié)構(gòu)中去掉所有的桁架結(jié)構(gòu).數(shù)值模擬步驟為:①建模、初始應(yīng)力平衡計算;②巷道開挖;③按照相應(yīng)支護方案及時支護;④處理得到支護后相關(guān)云圖及讀取頂?shù)装搴蛢蓭臀灰屏?3種支護結(jié)構(gòu)都用錨索單元 (cable)全長錨固模擬,主要支護參數(shù)設(shè)置見表3、表4.對于錨索的預(yù)應(yīng)力設(shè)置要使用SEL cable pretension命令來實現(xiàn),正值表示錨索、錨桿的拉伸.

        圖2 支護方案模型

        表3 支護方案參數(shù)

        表4 支護結(jié)構(gòu)物理參數(shù)

        3 模擬結(jié)果分析

        3.1 巷道圍巖應(yīng)力分布

        從應(yīng)力等值圖3可知:圖3(a)中巷道頂?shù)装寮皟杉绺C處出現(xiàn)應(yīng)力集中現(xiàn)象,圖3(b)中巷道兩幫應(yīng)力集中,應(yīng)力較大.說明軟巖處于較高應(yīng)力條件下,該支護結(jié)構(gòu)與深部穩(wěn)固巖層沒有形成有效的支護系統(tǒng).

        圖3 原支護方案應(yīng)力等值圖

        圖4 新支護方案應(yīng)力等值圖

        從應(yīng)力等值圖4可以看出,圖4(a)應(yīng)力僅在巷道兩肩角處出現(xiàn)集中,而頂板中央處未出現(xiàn)應(yīng)力集中,說明該支護系統(tǒng)能夠改善頂板下沉量大的現(xiàn)象.圖4(b)可看出,兩幫巖體深處出現(xiàn)中應(yīng)力集中,由于距離兩幫較遠,所以兩幫的位移量較小.圖4中雖然兩幫和肩角處都出現(xiàn)了應(yīng)力集中,但這是因為應(yīng)力集中處布置的45°桁架錨索將高應(yīng)力引入巖層深處.它產(chǎn)生的作用力可分解為水平和垂直方向,垂直桁架的力使得它形成“梁”結(jié)構(gòu).這屬于以深部穩(wěn)定圍巖的小變形來降低巷道的大變形[16],其支護形式和原理見圖5、圖6.

        3.2 巷道圍巖塑性區(qū)分布

        圖7(a)顯示,原支護方案塑性區(qū)大,且由于頂巖組成復(fù)雜,中間夾雜2煤層,與其他巖層相比強度較低,已經(jīng)屈服,所以,在加載過程中頂板中出現(xiàn)顯著離層.因此,原支護方案效果不佳,必須進行改進,但這里可以肯定的是原錨索的設(shè)計長度9 m符合要求,9 m長的錨索已經(jīng)深入穩(wěn)固巖層中,對頂板巖層有懸吊作用,因此,在新方案中繼續(xù)采用9 m長的錨索.

        圖5 頂板桁架支護形式

        圖6 幫部桁架支護形式

        圖7 塑性區(qū)分布

        圖7(b)塑性區(qū)范圍顯示,改進后新方案比原方案更佳,因為頂板無離層現(xiàn)象,且巷道圍巖塑性區(qū)整體和局部都比原支護方案更小.分析原因可知,主要是新支護方案中巷道肩角和底腳處的支護結(jié)構(gòu)能夠?qū)⑤^高的應(yīng)力傳遞給深部巖體.其原理與上述應(yīng)力分析部分相同.

        3.3 巷道圍巖位移分析

        衡量巷道支護穩(wěn)定性的重要指標(biāo)之一是巷道圍巖位移變化.不同的支護結(jié)構(gòu)和支護位置等使得巷道圍巖發(fā)生的位移變化有所不同,支護效果也不同.

        從表5可知,按原支護方案進行支護后巷道兩幫變形還是較嚴(yán)重,變形量達到了1 m左右,兩幫巖體已經(jīng)脫離;對于底板,底鼓值也達到了0.24 m,底鼓以后可使巷道內(nèi)的軌道和設(shè)施都發(fā)生傾斜偏移,巷道維修工程加大;頂板的下沉量為0.074 m.模擬結(jié)果顯示的頂板下沉量并不是很明顯,而實際上,該礦區(qū)模擬處的巷道處于高應(yīng)力、高溫及高滲透的巖層中,巷道變化較大.頂板下沉原因:巷道中央頂板巖層基本無承載能力,破壞嚴(yán)重,錨索、錨桿與破碎頂板一起下沉,起支護作用的槽鋼被壓彎、扭曲,從而導(dǎo)致支護系統(tǒng)效用低,甚至完全失效.正因為兩幫的變形沒有得到合理控制,兩幫變形以后,釋放水平方向的應(yīng)力以后,垂直方向也就會發(fā)生變形,進而造成頂?shù)装遄冃?

        表5 兩方案巷道圍巖位移量對比

        新支護方案中,巷道的變形有所改善,頂板、底板和兩幫的位移分別為原支護方案的16.2%、42.1%和1.1%.由于采用預(yù)應(yīng)力桁架結(jié)構(gòu)支護,兩幫的支護效果尤為明顯,正因為新的支護方式減緩了其他巖層壓力向頂?shù)装宓霓D(zhuǎn)移,從而能夠很大程度地降低頂?shù)装宓淖冃?因為頂板處也運用了新的支護方式,所以其位移量相對底板減少的更顯著.

        4 結(jié) 論

        以某礦601工作面的順槽支護為背景,運用FLCA2D模擬實煤體巷道不同支護方案,通過對模擬結(jié)果比較和分析,得到以下結(jié)論:

        (1)采用傳統(tǒng)的錨桿錨索支護方案加固后的巷道,變形仍然很大,因為錨固點布置于頂板淺處,容易與頂板整體下沉,而桁架支護的錨固點位于巷道兩肩窩深部巖體,很穩(wěn)固,能夠承受較大的荷載;

        (2)根據(jù)桁架支護的原理可知,位于兩肩角處的桁架與鋼絞線形成的支護網(wǎng)或面,其效果明顯優(yōu)于原支護方案中的錨索點支護;

        在對新支護方案進行現(xiàn)場試驗并對支護巷道進行變形監(jiān)測,發(fā)現(xiàn)新方案確實比原方案支護效果好,證明該支護方案有效可行,值得推廣應(yīng)用.

        [1]馬蓓蓓,魯春霞,張雷.中國煤炭資源開發(fā)的潛力評價與開發(fā)戰(zhàn)略[J].資源科學(xué),2009,31(2):224-230.

        [2]馬其華,王宜泰.深井沿空巷道小煤柱護巷機理及支護技術(shù)[J].采礦與安全工程學(xué)報,2009,26(4):520-523.

        [3]饒運章,鐘健,桂旺華,等.龍門山礦區(qū)套孔應(yīng)力解除法測定原巖應(yīng)力[J].有色金屬科學(xué)與工程,2013,4(3):68-72.

        [4]王新軍,翟加文.論深部軟巖巷道支護技術(shù)系統(tǒng)工程方法[J].礦業(yè)安全與環(huán)保,2012,39(5):77-80.

        [5]陳榮德,張蓀銘,胡立國,等.高強度高預(yù)應(yīng)力耦合支護技術(shù)在深井軟巖巷道中的應(yīng)用[J].煤礦開采,2008,13(1):46-48.

        [6]司文,張念超,張慧君,等.高地壓軟巖巷道圍巖強化控制技術(shù)[J].煤礦安全,2012,43(8):85-88.

        [7]張煒,張東升,王旭鋒,等.大斷面回采巷道錨梁網(wǎng)索聯(lián)合支護效果分析[J].煤炭工程,2008(7):64-66.

        [8]陳鎣,張宏偉,張哲,等.護巷煤柱寬度與回采巷道支護的數(shù)值模擬研究[J].礦業(yè)安全與環(huán)保,2011,38(5):4-7.

        [9]趙奎,邵海,徐峰,等.某銅礦不同采礦進路布置開采穩(wěn)定性數(shù)值模擬[J].有色金屬科學(xué)與工程,2013,4(2):46-50.

        [10]羅立強,王衛(wèi)軍,余偉健,等.高應(yīng)力軟巖巷道預(yù)應(yīng)力桁架錨索支護技術(shù)[J].湖南科技大學(xué)學(xué)報:自然科學(xué)版,2012,27(1):17-22.

        [11]彭劍文,趙奎,曹宗權(quán),等.FLAC和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在隧道位移反分析中的應(yīng)用[J].有色金屬科學(xué)與工程,2011,2(6):79-82.

        [12]余偉健,王衛(wèi)軍,文國華,等.深井復(fù)合頂板煤巷變形機理及控制對策[J].巖土工程學(xué)報,2012(8):1501-1508.

        [13]王連國,繆協(xié)興,董健濤,等.深部軟巖巷道錨注支護數(shù)值模擬研究[J].巖土力學(xué),2005,26(6):983-985.

        [14]王春波,楊萬斌.基于數(shù)值模擬分析的巷道支護設(shè)計[J].煤炭工程,2009(5):60-63.

        [15]饒運章,徐靈彬.某銅礦逆斷層對圍巖穩(wěn)定性影響數(shù)值分析[J].有色金屬科學(xué)與工程,2012,3(6):55-60.

        [16]李桂臣,張農(nóng),劉召輝,等.煤巷預(yù)應(yīng)力桁架錨桿支護技術(shù)[J].采礦與安全工程學(xué)報,2007(2):150-154.

        猜你喜歡
        軟巖桁架錨索
        桁架式吸泥機改造
        趙莊煤業(yè)13102巷圍巖補強支護技術(shù)研究與應(yīng)用
        煤(2021年10期)2021-10-11 07:06:12
        擺臂式復(fù)合桁架機器人的開發(fā)
        煤礦深部高地壓巷道錨索支護技術(shù)對策研究
        不同錨索參數(shù)對預(yù)應(yīng)力場影響的數(shù)值模擬研究
        軟巖作為面板堆石壩填筑料的探討
        官帽舟水電站軟巖筑壩技術(shù)的成功探索
        Loader軸在雙機桁架機械手上的應(yīng)用
        矮寨特大懸索橋鋼桁架安裝
        深井軟巖支護新技術(shù)的研究與實踐
        河南科技(2014年22期)2014-02-27 14:18:06
        91精品欧美综合在线观看| 日本中文字幕一区二区高清在线| 综合无码一区二区三区| 国产中文aⅴ在线| 手机在线观看亚洲av| 91精品国产综合久久熟女| 欧美日韩精品一区二区三区高清视频| 人人看人人做人人爱精品| 成年人视频在线播放视频| 日本五十路人妻在线一区二区| 影音先锋中文字幕无码资源站 | 在线精品亚洲一区二区三区| 人成综合视频在线播放| 国产精品欧美一区二区三区不卡| 99热免费精品| 国产在线精彩自拍视频| 少妇人妻综合久久中文字幕| 饥渴的熟妇张开腿呻吟视频| 精品18在线观看免费视频| 久久精品一区一区二区乱码| 成年免费a级毛片免费看无码| 国产乱理伦片在线观看| 久久无码中文字幕东京热| 涩涩鲁精品亚洲一区二区| 激情内射日本一区二区三区| 亚洲亚洲网站三级片在线| av是男人的天堂免费| 亚洲第一狼人天堂网亚洲av| 色爱区综合五月激情| 人妻中文字幕av有码在线| 精品一区二区三区蜜桃麻豆| 亚洲男人av天堂午夜在| 无遮挡中文毛片免费观看| 色婷婷精品大在线视频| 无码人妻aⅴ一区二区三区| 亚洲中文字幕第一页在线| 女优av福利在线观看| 丝袜美腿一区二区国产| av无码免费永久在线观看| 波多吉野一区二区三区av| 在线播放亚洲丝袜美腿|