直墙半圆拱形钢管混凝土支架力学性能实验及应用

为研究直墙半圆拱形断面巷道面临的支护难题,设计了直墙半圆拱形钢管混凝土支架与U型钢支架力学性能对比实验;实验全面测试并分析了钢管混凝土支架的承载力、位移与应变,同时分析了热煨弯曲对钢管原材料抗拉性能的影响及C60混凝土配合比合理性;实验证明钢管混凝土支架具有突出的承载优势。在实验指导下,对华丰矿-1100水平大巷动压巷道和大淑村矿-450水平新东翼皮带巷高应力集中巷道做了直墙半圆拱形钢管混凝土支架支护设计并应用,实践证明钢管混凝土支架支护效果明显,优于同断面U型钢支架,同时也发现直墙半圆拱形封闭支架的底角为薄弱点,并进行了改进与结构强化。

直墙半圆拱U型钢支架截面应力分布规律研究

针对直墙半圆拱U型钢支架截面应力规律分布问题,通过直墙半圆拱U型钢支架所使用的金属材料进行拉伸实验,获取其材料属性参数,并基于实验参数,采用数值模拟分析了不同型号直墙半圆拱U型钢支架截面剪切应力、轴向正应力以及Mises应力,得出结论:支架的切应力分布复杂,轴向正应力及Mises关于中性轴线性分布且远大于剪切应力,最大正应力和最大Mises应力基本相同,出现的位置相同,因此可以采用最大正应力代替最大Mises应力来校核支架的强度。

基于开口梁的直墙半圆拱U型钢支架强度研究

针对直墙半圆拱U型钢理论计算不精确问题,以U29型断面为例,基于Nastran的考虑剪切应力的开口梁Beam单元研究了直墙半圆拱型支架Mises应力分布规律,得出采用Beam单元与Bar单元以及理论计算的结果在棚腿底部和拱顶角度为90°时最大Mises应力相差较大,但在棚腿最大Mises应力处三者相差不大,仅为3%~10%。

下穿T2航站楼天府机场高铁站转换厚板结构选型

本文对天府机场高铁站下穿天府国际机场航站楼咽喉区区间隧道转换顶板结构方案进行必选,采用MIDAS/GEN建立实体单元受力分析,比对两种转换形式上受力的优缺点,提出圆拱厚板转换设计的设计建议,为其它隧道结构下穿建构筑物转换工程设计提供参考。

不同应力状态下钢管混凝土支架支护性能模拟分析及应用研究

为解决千米深井巷道支护难题,以华丰煤矿-1100 m水平大巷为研究对象,分别设计了基于直墙半圆拱形钢管混凝土支架和曲墙半圆拱形钢管混凝土支架的复合支护方案,采用有限元软件ABAQUS模拟水平主应力、垂向主应力和等压应力3种围岩状态,分析不同应力状态下钢管混凝土支架的支护反力、支架变形和支架破坏方式,揭示钢管混凝土支架不同应力水平下的支护性能与两种断面支架的性能差异,并将复合支护方案应用于工程实践,在工程中验证两种断面支架变形差异,并对薄弱点提出加固建议。

不同形状巷道断面对深部破碎回采煤巷的影响分析

为了确保煤矿巷道断面的合理设计,以云盖山煤矿一矿实际矿井地质条件为例,采用数值模拟软件,分别对梯形、矩形、直墙半圆拱形断面巷道进行数值模拟研究,研究了巷道周围煤岩体位移、塑性区分布,巷道周围煤岩体最大主应力、最小主应力云图。研究得出:在无支护的情况下,当采用直墙半圆拱形断面时,巷道顶板变形量、左帮变形量最小,因此该煤矿运输巷断面设计为直墙半圆拱形最合理,有利于确保矿井安全生产。

厚煤层直墙半圆拱巷道围岩破坏影响研究

采用FLAC3D数值模拟的方法,分析了不同埋深、不同侧压系数下厚煤层直墙半圆拱形巷道围岩塑性区发育特征、应力分布特征和围岩变形特征.研究表明:随着埋深的加大,巷道的围岩变形量呈线性增加,围岩破坏深度更大且塑性区呈环绕形分布;侧压系数对巷道的破坏形态影响较大,当侧压系数为0.5时,塑性区的分布呈现出"蝶翼形",随着侧压系数逐渐增大到1时,塑性区分布呈"帆船形",分布较为均匀,侧压系数继续增加后,巷道逐渐成"窄高形"并最后发展成"沙漏形".对鱼卡矿回风巷支护方案进行了优化,采用锚网索联合支护,并对巷道表面进行喷浆,巷道稳定后顶板下沉量为35mm,帮部位移量为50mm,满足安全生产需要.

圆拱直墙式水窖应力集中现象研究

圆拱直墙式水窖是我国西北缺水地区以及水资源分布不均衡地区的一种常用集雨设施,由于目前在水窖建设中缺乏对圆拱直墙式水窖的空间结构分析,忽略了该水窖存在的应力集中问题,导致水窖在应力集中部位的破坏或整个水窖采用较大厚度导致材料的浪费。通过利用大型有限元分析软件ANSYS对圆拱直墙式水窖进行空间结构分析,计算了该水窖的应力分布规律,从而验证水窖强度。并通过ANSYS优化设计理论,以水窖耗材量最小为目标函数,以许用应力为约束条件,得出不同容水量的水窖优化几何尺寸。根据该尺寸,工程施工人员可以方便地完成该型式水窖的施工,并且为新材料水窖的开发提供一定的理论基础。

西铭矿井下巷道断层破碎带围岩控制技术应用

针对井下巷道断层带顶板破碎,围岩稳定性差,易发生冒顶片帮事故的难题,本文以西铭矿48603工作面为工程背景,在现有支护方案的基础上,通过分析巷道断层带支护失效的原因,提出了采用锚网喷+U型钢支架的联合支护方案,并设计了合理的支护参数。现场验证可知,联合支护方案能够有效控制巷道围岩破碎问题。

锚喷巷道交岔点设计优化

文章针对传统交岔点工程量大、巷道顶部围岩破坏较大、无效断面大等缺陷,将交岔点段断面由直墙半圆拱改为三心拱,大大降低了工程量和施工难度,经济效益显著。

直墙半圆拱型组合支护优化与应用实践

针对煤矿软岩大变形巷道的支护问题,提出了钢网、锚杆、锚索、喷射混凝土、可压缩U型钢、泡沫混凝土阻尼层、裂隙岩垫层组合直墙半圆拱型支护优化体系。现场监测结果表明,直墙半圆拱型(U型)钢所承受的力和围岩的位移趋势明显一致,并且20 d后,增加趋势减小,这意味着该支护系统可有效控制软岩巷道大变形。

望云煤矿开拓大巷穿越断层破碎带支护研究

为保障望云煤矿开拓大巷穿越断层破碎带的施工安全及长期稳定,通过钻孔窥视、数值模拟等方法,探究断层构造影响下围岩松动圈发育特征,以组合拱理论为基础对锚杆、锚索支护进行优化设计,采用可伸缩U型钢架提高支护强度,数值模拟验证支护方案的可行性,实现了快速顺利通过F15断层,为后续巷道支护及施工提供可靠参考。

义乌市机场路超大跨度地下通道断面型式分析

以义乌市机场路地下通道工程为例,对可能采取的断面型式进行分析比选,同时对影响结构受力的参数,如折板拱高,折板拱宽及顶板自重等进行分析。结果表明:对于跨度在25m左右的超大跨度地下通道工程,当折板拱高2.5m,拱宽5.0m,顶板厚1.2m时,整个结构受力较合理,经济性较高。所得结果可为类似工程设计提供参考。

Ⅲ类围岩场地地下水封洞库洞室断面形状比选和合理间距

采用有限差分程序FLAC3D并基于Ⅲ类围岩场地,对目前地下水封洞库工程中常用的曲墙式和直墙圆拱式两种洞室断面形式作了选型对比分析,并对曲墙式断面的洞室布置合理间距作了试算分析。分析结果表明,在洞室断面面积近似相等的前提下,两种形式的围岩应力分布状态基本接近,曲墙式断面在位移和塑性区的发展范围等方面均优于直墙圆拱式断面;曲墙式断面的两相邻洞室间距在1.25倍洞室跨度时,塑性区由连通而分离。建议主洞室净间距不宜小于1.5倍的洞室跨度。

近距离煤层外错式布置下伏巷道断面优化研究

针对宁夏煤业有限责任公司灵新煤矿六采区近距离煤层外错式布置下伏巷道围岩稳定性控制问题,对061601风巷原梯形巷道断面形状进行优化,以保障巷道掘进安全。提出将梯形巷道断面变更为直墙半圆拱断面的优化方案,通过FLAC^(3D)建立工程地质模型,分析061601风巷巷道断面优化前后应力及塑性区分布特征,并进行工业性实验,监测围岩松动圈发育情况与顶板下沉量。数值模拟与现场监测结果表明:将巷道由断面梯形优化为直墙半圆拱,可有效提高围岩完整性,降低巷道塑性区范围,减少巷道顶板下沉量,保障了生产安全需要,达到了预期目标。

急倾斜厚煤层放顶煤开采“半圆拱”结构分析

通过现场观测、理论分析等方法,针对急倾斜中厚煤层工作面上覆岩层垮落规律及其对工作面支架的影响进行了研究,提出并建立了"半圆拱"结构的力学模型,依据砌体梁理论、岩石断裂理论等,对拱的受力、失稳类型及工作面矿山压力显现进行了详细分析,总结并分析了岩块滑移失稳和散体滑移失稳的两种力学机理,分析了"半圆拱"结构和垮落散体对工作面矿山压力显现的影响,验证了"半圆拱"结构力学演化模型和失稳力学模型的准确性,对急斜厚煤层安全高效开采具有重要的指导意义。

直墙半圆拱可缩性U型钢支架卡缆临界约束力理论研究

针对直墙半圆拱可缩性U型钢支架的卡缆约束力不合理问题^([1]),对可缩性U型钢支架提出卡缆临界约束力概念。通过建立直墙半圆拱可缩性U型钢支架的力学模型,给出了支架的卡缆临界约束力的计算公式,并得出在静摩擦系数f=0.20、上下卡缆约束力相等、侧压系数λ=0.4~2.0时,直墙半圆拱可缩性支架系列卡缆临界约束力。