塌陷区新型立井井壁结构与受力机理研究

【摘要】：近年来随着矿山开采规模的扩大和采深的增加,在一些老矿区陆续出现了大量的采空区。采空区的存在,打破了原岩体力学平衡,导致岩体中的应力重新分布,在采空区的周边产生应力集中形成地压,使采空区顶板、围岩和矿柱发生变形、破坏和移动,出现顶板冒落和地表塌陷从而形成塌陷区。如何在塌陷区开凿立井已成为一个现实的问题,同时也是一个重要的研究课题。 本篇论文以安徽淮南矿业集团新庄孜矿塌陷区新建井筒为工程实例,通过理论分析,模型试验,数值计算三种方法系统地研究了塌陷区立井井壁的结构形式,受力特点等。首先,通过对井壁受到的荷载,井壁受力特性的理论分析,对井壁与围岩的共同作用机理进行了探讨:其次,根据相似理论,推导井壁结构相似准则,并通过模型试验重点研究了柔性井壁中沥青滑动层和可缩性井壁接头的相关性质以及井壁结构模型的变形特性;最后,利用ansys软件,对塌陷区地层的沉降和水平位移、井壁与可缩性接头的受力特性进行了分析,并通过计算机模拟对比了在承受相同荷载情况下,6种不同井壁构造形式的特点。本文研究结果,对今后设计塌陷活动区立井井壁提供了理论依据。