Обоснование и разработка метода расчета ледопородных ограждений некруговой формы при проходке стволов способом замораживания

• Автор: Ху Сяндон
• Шифр специальности: 05.15.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 230 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. АНАЛИЗ ИССЛЕДОВАНИЙ ПО ТЕОРИИ И ПРАКТИКЕ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ЛЕДОПОРОДНЫХ ОГРАЖДЕНИЙ
1.1. Состояние вопроса проектирования ледопородного ограждения при сооружении шахтных стволов
1.2. Анализ методов расчета ледопородных ограждений
1.3. Анализ исследования по определению температурного поля ледопородных ограждений
1.4. Анализ исследования по определению некоторых параметров механического свойства мерзлых грунтов
1.5. Анализ опыта проектирования ледопородных ограждений в Китае
1.6. Основные выводы, постановка цели и задачи исследования
2. ОБОСНОВАНИЕ МЕТОДА ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ ЛЕДОПОРОДНЫХ ОГРАЖДЕНИЙ
2.1. Выбор и обоснование метода исследования напряженно-деформированного состояния ледопородных ограждений
2.2. Проверка метода программой ЕЬАС путем решения тестовых
задач
2.2.1. Решение задачи для однородного изотропного кругового ледопородного ограждения по классической схеме
2.2.2. Решение тестовой задачи для неоднородного кругового ледопородного ограждения
2.3. Выводы по главе
3. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОР-МИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ ЛЕДОПОРОДНОГО ОГРАЖДЕНИЯ
С УЧЕТОМ РАЗЛИЧНЫХ ВЛИЯЮЩИХ ФАКТОРОВ
3.1. Моделирование однородного ледопородного ограждения круглого сечения для выявления особенности взаимодействия ледопородного ограждения с массивом пород при использовании схемы совместного деформирования
3.1.1. Влияние соотношения модулей деформации на напряженно-деформированное состояние ЛПО и массива
3.1.2. Определение критериев осесимметричного напряженно-деформированного состояния однородного ЛПО круглого сечения
3.1.3. Влияние соотношений нагрузок и модулей деформации на осесимметричность напряженно-деформированного состояния ЛПО

3.1.4. Критерий возникновения растягивающих напряжений <тг, <т0
3.1.5. Влияние отклонения формы ЛПО от правильной круговой на осесимметричность напряженно-деформированного состояния

3.2. Моделирование ледопородного ограждения неравномерного сечения для исследования влияния различных факторов на напряженно-деформированное состояние ледопородного ограждения
3.2.1. Обоснование нового метода определения температурного
поля
3.2.2. Моделирование ледопородного ограждения неравномерного сечения и анализ его напряженно-деформированного состояния
3.2.3. Исследование влияния наличия крепи
3.3. Моделирование процесса проходки главного ствола Шахты Сецяо в глубоком залегании глины большой мощности
3.3.1. Общее положение главного ствола Шахты Сецяо
3.3.2. Моделирование процесса проходки главного ствола Шахты Сецяо
3.4. Выводы по главе
4. РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО
ПРОЕКТИРОВАНИЯ ЛПО
4.1. Исходные данные для проектирования ЛПО
4.2. Проектирование и расчет толщины ЛПО
4.3. Расчет экономической эффективности от внедрения результатов исследований
4.4. Выводы по главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ
Уголь имеет большое значение для народного хозяйства всех стран. Основные направления экономического и социального развития предусматривают дальнейшее развитие подземной добычи угля. Это связано с перспективой строительства новых глубоких шахт.
Новые месторождения полезных ископаемых характеризуются сложными геологическими и гидрогеологическими условиями. Сооружение стволов в таких условиях возможно только с применением специальных способов.
Как показывает мировой опыт подземного строительства, одним из наиболее универсальных и надежных специальных способов является способ замораживания горных пород. В горнодобывающей практике с применением способа замораживания горных пород сооружаются 70—75% всех вертикальных стволов в сложных условиях.
Практика строительства шахтных стволов способом замораживания показывает, что увеличение глубины стволов, сооружаемых с применением этого способа, ведет к значительному увеличению деформаций защитных ледопородных ограждений (ЛПО), к нарушению их сплошности и целостности замораживающих колонок.
Существуют 4 группы методов расчета ЛПО. Анализом методов расчета защитных ЛПО и практики их формирования можно установить, что принимаемые в настоящее время в аналитических расчетах схемы, в которых ЛПО рассматривается как однородное изотропное тело, правильной круговой формы, искажают фактическую картину напряженно-деформированного состояния конструкции. Поэтому аналитические расчеты, построенные на таких схемах, следует рассматривать как приближенные. Известные в настоящее время методы расчета учитывающие неоднородность ЛПО дают более точные результаты, однако нельзя считать, что они выражают сущность напряженно-деформированного состояния ЛПО, так как в этих методах не учитываются неравномерность формы ЛПО и его взаимодействие с окружающим массивом.
Обоснование и разработка методов расчета ЛПО, образуемых при проходке шахтных стволов с применением искусственного замораживания, учитывающих различные сочетания горно-геологических и горнотехнологических факторов, позволяют повысить надежность и безопасность проектных решений, что является актуальной научной задачей.
Целью работы является установление закономерностей формирования напряженно-деформированного состояния ЛПО с учетом влияния неоднородного поля температуры, фактической его формы и размеров, схем нагружения для разработки методов расчета его конструктивных параметров и рекомендаций по допустимым отклонениям замораживающих

для главной плоскости, температура

(1.72)
для замковой плоскости, температура

(1.73)
где 4 — температура в главной плоскости, °С;
4 — температура в замковой плоскости, °С;
у — расстояние рассматриваемой точки от осевой плоскости, м;
5 — расстояние между смежными замораживающими колонками, м; Зависимости (1.72) и (1.73) автор рекомендует использовать также и
для определения температурного поля кольцевого НПО. При кольцевом расположении замораживающих колонок ЛПО считается состоящим из правильных круговых цилиндров, образующихся вокруг каждой колонки.