深立井大斷面馬頭門(mén)圍巖穩(wěn)定性數(shù)值模擬與實(shí)測(cè)分析.pdf

1、馬頭門(mén)是指井筒與井底車(chē)場(chǎng)巷道相連接的部分，是礦井的咽喉部位，設(shè)計(jì)斷面大，服務(wù)年限較長(zhǎng)，而且受力狀態(tài)十分復(fù)雜。特別地對(duì)于開(kāi)采深度不斷增加的礦井，馬頭門(mén)部位的穩(wěn)定性對(duì)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(hù)結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化以及現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)等方法，對(duì)馬頭門(mén)部位開(kāi)展了圍巖的穩(wěn)定性影響因素、失穩(wěn)機(jī)理、不同結(jié)構(gòu)參數(shù)下的穩(wěn)定性、支護(hù)參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)以及數(shù)值模擬與現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)結(jié)果對(duì)比分析等方面的研究。研究深立井馬頭門(mén)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(diǎn)以及施工過(guò)程中的人為因素等綜合起來(lái)考慮。結(jié)合淮南礦業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司潘三礦深部進(jìn)風(fēng)井馬頭門(mén)的實(shí)際地質(zhì)狀況，運(yùn)用HyperMesh前后處理軟件、ABAQUS數(shù)值模擬軟件對(duì)其馬頭門(mén)及連接巷道硐室進(jìn)行三維數(shù)值模擬，主要分析了在不同地應(yīng)力荷載、井簡(jiǎn)直徑以及馬頭門(mén)高度下馬頭門(mén)巷道及井筒圍巖的穩(wěn)定性狀況，很好地揭示了馬頭門(mén)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(jì)算結(jié)果分析的潘三礦深部風(fēng)井馬頭門(mén)及連接

3、巷道硐室圍巖受力特征，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)工程經(jīng)驗(yàn)，提出了支護(hù)參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，設(shè)計(jì)在馬頭門(mén)拱頂增加長(zhǎng)14m錨索束來(lái)控制頂部圍巖穩(wěn)定性。通過(guò)數(shù)值模擬分析和工程實(shí)際監(jiān)測(cè)結(jié)果，發(fā)現(xiàn)距離巷道中心15～20m范圍內(nèi)馬頭門(mén)巷道及井筒圍巖穩(wěn)定性受開(kāi)挖影響顯著，應(yīng)采用加強(qiáng)支護(hù)技術(shù)對(duì)其進(jìn)行支護(hù)。不同結(jié)構(gòu)參數(shù)下，馬頭門(mén)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(hù)手段，確保圍巖穩(wěn)定性;馬頭門(mén)巷道硐室底板產(chǎn)生了顯著底臌現(xiàn)象，應(yīng)實(shí)施底板注漿錨桿、底