盾構法施工煤礦斜井圍巖變形規(guī)律及管片安全性評價.pdf

1、煤炭是我國的主要能源，是當今世界五大能源之一，在我國能源結構和經濟結構中，都占據著非常重要的地位。煤礦開采有立井、斜井、平硐和綜合開拓等方式，采用盾構法施工煤礦斜井對于我國煤礦建井技術是一場革命，對于煤礦安全、高效生產具有重要的社會、經濟、現實意義。
　　盾構法是一種采用全斷面掘進機施工隧道的先進技術，在長隧道施工中已得到普遍應用，它能創(chuàng)造安全的施工環(huán)境，加快隧洞掘進速度。
　　本文以神華集團新街能源有限責任公司臺格廟礦區(qū)礦

2、井建設為依托，對盾構法施工煤礦斜井圍巖變形規(guī)律及管片安全性評價開展研究。根據地層的不同，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，模擬盾構掘進以及管片支護過程，然后分析盾構掘進過程中隧道圍巖變形及應力分布規(guī)律。在此基礎上，結合荷載結構法，利用MIDAS/Civil軟件建立管片模型，對管片內力進行數值模擬計算，然后利用安全系數法和極限狀態(tài)設計對管片的承載力進行驗算。最后通過對管片安全性的分析，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計及盾構施工奠定基礎，本文得到的主要結論如下所示:
　　(1)盾構管片支護后，開挖面后方的圍巖在隧道拱頂出現一個沉降區(qū)域，最大沉降位置位于圍巖的拱頂處，遠離拱頂的距離越大，其相應圍巖發(fā)生的沉降量越小;在隧道底部出現一個卸載隆起區(qū)域，最大隆起位置位于圍巖的拱底處，遠離拱底距離越大，其相應的圍巖隆起量也越小。沉降區(qū)域和隆起區(qū)域隨著盾構的推進而不斷擴大，最大值也隨著開挖面的前進而不斷增加

4、。
　　(2)隨著盾構的掘進，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，地層應力分布圖基本上成階梯增加，在最底層達到最大，且上面地層較下面地層變形大。隧道開挖過程中，巖體應力較開挖前變化比較大，并且在隧道中心軸附近出現局部的應力集中現象。
　　(4)隨著盾構的不斷推進，襯砌管片的內力不斷變化。管片最大彎