深立井大斷面馬頭門圍巖穩(wěn)定性數(shù)值模擬與實測分析.pdf

1、馬頭門是指井筒與井底車場巷道相連接的部分，是礦井的咽喉部位，設(shè)計斷面大，服務(wù)年限較長，而且受力狀態(tài)十分復(fù)雜。特別地對于開采深度不斷增加的礦井，馬頭門部位的穩(wěn)定性對于深立井連接硐室群系統(tǒng)顯得尤為重要。本文采用理論分析、數(shù)值模擬技術(shù)、支護結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化以及現(xiàn)場監(jiān)測等方法，對馬頭門部位開展了圍巖的穩(wěn)定性影響因素、失穩(wěn)機理、不同結(jié)構(gòu)參數(shù)下的穩(wěn)定性、支護參數(shù)優(yōu)化設(shè)計以及數(shù)值模擬與現(xiàn)場監(jiān)測結(jié)果對比分析等方面的研究。研究深立井馬頭門圍巖的穩(wěn)定性，應(yīng)將自

2、然工程地質(zhì)因素、巷道及硐室本身結(jié)構(gòu)特點以及施工過程中的人為因素等綜合起來考慮。結(jié)合淮南礦業(yè)（集團）有限責(zé)任公司潘三礦深部進風(fēng)井馬頭門的實際地質(zhì)狀況，運用HyperMesh前后處理軟件、ABAQUS數(shù)值模擬軟件對其馬頭門及連接巷道硐室進行三維數(shù)值模擬，主要分析了在不同地應(yīng)力荷載、井簡直徑以及馬頭門高度下馬頭門巷道及井筒圍巖的穩(wěn)定性狀況，很好地揭示了馬頭門巷道和井筒圍巖收斂變形及應(yīng)力變化規(guī)律。根據(jù)數(shù)值計算結(jié)果分析的潘三礦深部風(fēng)井馬頭門及連接

3、巷道硐室圍巖受力特征，結(jié)合現(xiàn)場工程經(jīng)驗，提出了支護參數(shù)優(yōu)化設(shè)計方案，設(shè)計在馬頭門拱頂增加長14m錨索束來控制頂部圍巖穩(wěn)定性。通過數(shù)值模擬分析和工程實際監(jiān)測結(jié)果，發(fā)現(xiàn)距離巷道中心15～20m范圍內(nèi)馬頭門巷道及井筒圍巖穩(wěn)定性受開挖影響顯著，應(yīng)采用加強支護技術(shù)對其進行支護。不同結(jié)構(gòu)參數(shù)下，馬頭門頂板部位均出現(xiàn)了壓應(yīng)力集中的現(xiàn)象，可考慮采用圍巖注漿和增設(shè)錨索等支護手段，確保圍巖穩(wěn)定性;馬頭門巷道硐室底板產(chǎn)生了顯著底臌現(xiàn)象，應(yīng)實施底板注漿錨桿、底