盾構(gòu)法施工煤礦斜井圍巖變形規(guī)律及管片安全性評(píng)價(jià).pdf

1、煤炭是我國的主要能源，是當(dāng)今世界五大能源之一，在我國能源結(jié)構(gòu)和經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)中，都占據(jù)著非常重要的地位。煤礦開采有立井、斜井、平硐和綜合開拓等方式，采用盾構(gòu)法施工煤礦斜井對(duì)于我國煤礦建井技術(shù)是一場(chǎng)革命，對(duì)于煤礦安全、高效生產(chǎn)具有重要的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、現(xiàn)實(shí)意義。
　　盾構(gòu)法是一種采用全斷面掘進(jìn)機(jī)施工隧道的先進(jìn)技術(shù)，在長(zhǎng)隧道施工中已得到普遍應(yīng)用，它能創(chuàng)造安全的施工環(huán)境，加快隧洞掘進(jìn)速度。
　　本文以神華集團(tuán)新街能源有限責(zé)任公司臺(tái)格廟礦區(qū)礦

2、井建設(shè)為依托，對(duì)盾構(gòu)法施工煤礦斜井圍巖變形規(guī)律及管片安全性評(píng)價(jià)開展研究。根據(jù)地層的不同，將斜井沿走向分為四段，利用MIDAS/GTS有限元軟件分別建立三維模型，模擬盾構(gòu)掘進(jìn)以及管片支護(hù)過程，然后分析盾構(gòu)掘進(jìn)過程中隧道圍巖變形及應(yīng)力分布規(guī)律。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合荷載結(jié)構(gòu)法，利用MIDAS/Civil軟件建立管片模型，對(duì)管片內(nèi)力進(jìn)行數(shù)值模擬計(jì)算，然后利用安全系數(shù)法和極限狀態(tài)設(shè)計(jì)對(duì)管片的承載力進(jìn)行驗(yàn)算。最后通過對(duì)管片安全性的分析，反推得到各段斜井

3、底層管片所能承受的最大水壓力。論文研究成果為管片設(shè)計(jì)及盾構(gòu)施工奠定基礎(chǔ)，本文得到的主要結(jié)論如下所示:
　　(1)盾構(gòu)管片支護(hù)后，開挖面后方的圍巖在隧道拱頂出現(xiàn)一個(gè)沉降區(qū)域，最大沉降位置位于圍巖的拱頂處，遠(yuǎn)離拱頂?shù)木嚯x越大，其相應(yīng)圍巖發(fā)生的沉降量越小;在隧道底部出現(xiàn)一個(gè)卸載隆起區(qū)域，最大隆起位置位于圍巖的拱底處，遠(yuǎn)離拱底距離越大，其相應(yīng)的圍巖隆起量也越小。沉降區(qū)域和隆起區(qū)域隨著盾構(gòu)的推進(jìn)而不斷擴(kuò)大，最大值也隨著開挖面的前進(jìn)而不斷增加

4、。
　　(2)隨著盾構(gòu)的掘進(jìn)，模型橫斷面處地層的橫向沉降值也在不斷增大，沉降變化最大的地方位于隧道中心線的圍巖處;離隧道中心線的距離越大，其沉降值也在逐漸減少。
　　(3)斜井隧道開挖之前，地層應(yīng)力分布圖基本上成階梯增加，在最底層達(dá)到最大，且上面地層較下面地層變形大。隧道開挖過程中，巖體應(yīng)力較開挖前變化比較大，并且在隧道中心軸附近出現(xiàn)局部的應(yīng)力集中現(xiàn)象。
　　(4)隨著盾構(gòu)的不斷推進(jìn)，襯砌管片的內(nèi)力不斷變化。管片最大彎