抗动压井壁结构型式优化研究

作     者：冯永光 

作者单位：河南理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：刘希亮;茹忠亮

授予年度：2009年

学科分类：081901[工学-采矿工程] 0819[工学-矿业工程] 08[工学] 

主      题：矿山工程 数值模拟 井壁结构 结构优化 层状岩体 保护煤柱 

摘      要：为了合理利用现有煤炭资源,国家加大了对现有小产量煤矿进行必要的技术改造。在此背景下,各煤炭企业在新技术、新理论的支持下进行无保护煤柱或小保护煤柱开采。然而,无保护煤柱或小保护煤柱开采会造成井壁的开裂,严重时会使井壁产生弯曲、剪切破坏,影响煤矿的安全生产,甚至会造成严重的停产事故。因此研究采动区内抗动压井壁结构型式具有重要的实际应用价值。 鉴于此,本文采用数值模拟和理论计算的方法对采动区内井壁的受力特征进行研究,为采动区内的井壁结构型式设计提供参考。本文研究的主要内容如下:首先,通过FLAC3D模拟研究采动区内素混凝土井壁结构、钢筋混凝土井壁结构、壁外加垫层井壁结构、壁内设垫块井壁结构的受力特点,并对垫层的厚度、刚度和垫块的设置位置进行研究;其次,本文在建立横观各向同性条件下层状开孔岩体内的应力应变本构关系的基础上,研究了开孔层状岩体内附加应力对井壁的作用;最后,通过数值模拟和理论计算的结果对比分析研究不同保护煤柱下井壁的受力规律和采动区内不同井壁结构的抗采动性能,并对采区内的抗动压井壁结构进行优化。