复杂条件下深井马头门围岩稳定性分析及支护结构优化

采矿与安全工程学报 ›› 2015, Vol. 32 ›› Issue (2): 298-304.

复杂条件下深井马头门围岩稳定性分析及支护结构优化

1．安徽理工大学土木建筑学院，安徽淮南 232001；2．安徽大学资源与环境工程学院，安徽合肥 230039

收稿日期:2013-08-11 出版日期:2015-03-15 发布日期:2015-06-23
作者简介:蔡海兵(1980—)，男，安徽省太湖县人，博士，副教授，从事岩土与地下工程方面的研究。
基金资助:
国家自然科学基金项目(50874002)；安徽省高等学校省级自然科学研究项目(KJ2010B318，KJ2012A094)

Rock stability analysis and supporting structure optimization of deep shaft ingate under complex conditions

Received:2013-08-11 Online:2015-03-15 Published:2015-06-23

摘要/Abstract

摘要： 针对淮北海孜矿新副井马头门处于岩层极为破碎、千米埋深、断面尺寸大等复杂条件，利用ABAQUS 有限元数值软件进行了原支护设计方案情况下的马头门围岩稳定性分析，研究了马头门围岩位移场、应力场和塑性区的分布规律及支护结构的受力特征，据此对马头门的支护结构进行了设计优化。马头门初期支护采用锚、网、喷、索的支护形式；二次支护采用带反底拱的全断面钢纤维钢筋混凝土衬砌，增设底板注浆锚杆和底板锚索，并通过室内配合比试验确定了钢纤维混凝土的强度等级、钢纤维掺入率和最优配合比。现场监测结果表明，优化后的马头门支护结构安全储备较高且设计方案合理。

关键词: 马头门, 围岩稳定性, 数值模拟, 支护结构优化

Abstract: In response to such complex conditions as extremely broken rocks, one thousand meters depth, and large size section of new auxiliary shaft ingate in Haizi mine in Huaibei city, shaft ingate rock stability has been analyzed by ABAQUS finite element numerical software for original support design scheme, and distribution law of displacement field, stress field, plastic zone of ingate surrounding rock and mechanical characteristics of ingate supporting structure have been shown. The supporting structure design of ingate has been optimized according to numerical analysis result. Ingate primary supporting structure is composed of bolt, steel mesh, shotcrete and anchor. Ingate secondary support is composed of whole section steel fiber reinforced concrete lining with bottom arch, floor grouting bolt and floor anchor. Strength grade, steel fiber incorporation rate and the optimal mix of steel fiber reinforced concrete have been determined through laboratory tests. Field monitoring results show that ingate supporting structure has higher safety reserve and the design optimization is reasonable.

Key words: ingate, rock stability, numerical simulation, supporting structure optimization

蔡海兵, 程桦, 荣传新, 宋海清, 黎明镜. 复杂条件下深井马头门围岩稳定性分析及支护结构优化[J]. 采矿与安全工程学报, 2015, 32(2): 298-304.

CAI Hai-Bing, CHENG Hua, RONG Chuan-Xin, SONG Hai-Qing, LI Ming-Jing. Rock stability analysis and supporting structure optimization of deep shaft ingate under complex conditions[J]. Journal of Mining & Safety Engineering, 2015, 32(2): 298-304.

[1]	潘卫东，姜鹏，许延春，李江华. 薄基岩近距离煤层开采“水-岩”致灾演变模型及规律研究[J]. 采矿与安全工程学报, 2020, 37(3): 543-552.
[2]	蒋威，鞠文君，汪占领，张镇. 厚硬基本顶综放沿空巷道受载变形机制研究[J]. 采矿与安全工程学报, 2020, 37(2): 319-326.
[3]	谭云亮，范德源，刘学生，李先锋，马庆，王洪磊，范文昌. 煤矿超大断面硐室判别方法及其工程特征[J]. 采矿与安全工程学报, 2020, 37(1): 23-31.
[4]	郭广礼，郭凯凯，张国建，李怀展，胡绍豪. 深部带状充填开采复合承载体变形特征研究[J]. 采矿与安全工程学报, 2020, 37(1): 101-109.
[5]	张悦刊，曹井振，刘培坤，李晓宇，杨兴华，王辉. 具有W型反射盘的新型干扰床分级机性能分析[J]. 采矿与安全工程学报, 2020, 37(1): 207-214.
[6]	吕可，王金安，李鹏波. 冲击地压巷道周边动力放大效应及支护参数调控策略[J]. 采矿与安全工程学报, 2019, 36(6): 1168-1177.
[7]	宋卫华，邸春雷，闫万俊，邓兆睿. 大断面矩形巷道过陷落柱构造带支护技术[J]. 采矿与安全工程学报, 2019, 36(6): 1178-1185.
[8]	曹帅，薛改利，宋卫东,. 组合胶结充填体力学特性试验与应用研究[J]. 采矿与安全工程学报, 2019, 36(3): 601-608.
[9]	汪伟，罗周全，秦亚光，向军. 深孔落矿破顶层厚度综合确定方法及应用[J]. 采矿与安全工程学报, 2019, 36(1): 65-71.
[10]	郭玉，郑西贵，郭罡业，赵启峰，周伟，安铁梁. 近距离跨采软岩巷道围岩变形破坏控制研究[J]. 采矿与安全工程学报, 2018, 35(6): 1142-1149.
[11]	刘志刚，曹安业，井广成. 煤体卸压爆破参数正交试验优化设计研究[J]. 采矿与安全工程学报, 2018, 35(5): 931-939.
[12]	王志强，王朋飞，仲启尧，赵景礼. 极近距煤层(群)间夹矸层处理与利用[J]. 采矿与安全工程学报, 2018, 35(5): 960-969.
[13]	朱立凯，杨天鸿，徐涛，赵国会，谢正红. 煤与瓦斯突出过程中地应力、瓦斯压力作用机理探讨[J]. 采矿与安全工程学报, 2018, 35(5): 1038-1044.
[14]	程详，赵光明，李英明，孟祥瑞，董春亮，许文松. 软岩保护层开采卸压增透效应及瓦斯抽采技术研究[J]. 采矿与安全工程学报, 2018, 35(5): 1045-1053.
[15]	王龙飞，常泽超，杨战标，王旭锋，秦冬冬. 深井近距离煤层群采空区下回采巷道联合支护技术[J]. 采矿与安全工程学报, 2018, 35(4): 686-692.