深井大断面硐室围岩稳定性分析与支护技术.pdf

中图分类号 婴3 5 生 学科分类号5 鱼Q 垒5 3 Q 论文编号 密级公珏 安徽理工大学 硕士学位论文 深井大断面硐室围岩稳定性分析与支护技术 作者姓名处独莶 专业名称本王猩 研究方向蚩左堂皇袁拄撞盔 导师姓名廑建勇塾拯 导师单位室徽理王太堂 答辩委员会主席陵云生 论文答辩日期2 0 1 5 年5 月3 1 日 安徽理工大学研究生处 2 0 1 5 年5 月3 1 日 万方数据 AD i s s e r t a t i o ni n ．C i v i lE n g i n e e r i n g A n a l y s i so fS t a b i l i t yo fS u r r o u n d i n gR o c ka n dS u p p o r t T e c h n o l o g yi nL a r g eS e c t i o nC h a m b e r o fD e e pW e l l C a n d i d a t e S u nH e l i n S u p e r v i s o r P a n gJ i a n y o n g 一 一 一 一 S c h o o lo fC i v i lE n g i n e e r i n ga n dA r c h i t e c t u r e A n H u iU n i v e r s i t yo fS c i e n c ea n d T e c h n o l o g y N o ．16 8 ，S h u n g e n gR o a d ，H u a i n a n ，2 3 2 0 01 ，P ．R ．C H I N A 万方数据 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作 及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方 以外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含 为获得塞邀堡王太堂或其他教育机构的学位或证书而使用过 的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中 作了明确的说明并表示谢意。 学位论文作者签名扣、扣专夺 日期丝尘年鱼月三日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解塞邀堡三太堂有保留、使用学位论文 的规定，即研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属于 塞邀理王太堂。学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复 印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权塞邀理工大堂可 以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用 影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 保密的学位论文 在解密后适用本授权书 学位论文作者签名扣赤专夺签字日期z Q f 厂年6 月亏日 导师签名签字日期2 ．o ／j - 年6 月亍日 万方数据 摘要 摘要 我国煤炭资源经历了近几十年的开采，浅部易采煤炭资源面临枯竭，煤炭深部开采已成 为必然趋势。深井大断面硐室，由于其埋藏深，断面大，在进行支护设计时应综合考虑自然 因素、工程因素及人为因素的影响。硐室的开挖过程是一个与工程的应力路径密切相关的过 程，在施工过程中，围岩受到反复扰动，围岩的应力不断发生重分布，围岩变形也不断改变， 围岩稳定性受到较大影响。 论文在结合工程地质资料与室内试验数据的基础上，利用G T S 对淮南矿业集团张集矿二 副井主排水泵房的支护方案进行数值模拟，分析了围岩位移场和围岩应力场变化规律，并确 定出最佳支护方案；通过对二副井马头门、主排水泵房及箕斗装载硐室等深井大断面硐室围 岩的收敛变形进行定期监测分析可知，硐室围岩收敛量较小；通过对箕斗装载硐室钢筋应力 监测数据进行分析，得出箕斗装载硐室与井筒的连接处压应力最大，在衬砌设计时必须增加 该部位的支护强度。 论文把张集矿- N 井硐室群作为一个开放、动态的系统，研究施工顺序、开挖与支护方 式等因素的动态响应规律，获得了自然和人为因素与深井连接硐室群围岩稳定性之间的内在 规律。论文成果对解决深井连接硐室群可靠支护，有效预防大硐室破坏，确保煤矿生产安全， 有着较为重要的指导意义。 图[ 4 3 】表[ 1 3 ] 科6 8 ] 关键词深井；大断面硐室；围岩稳定性；支护技术；数值模拟；现场监测 分类号T D 3 5 4 万方数据 安徽理工大学硕士学位论文 A b s t r a c t A f t e rd e c a d e so fm i n i n gf o rt h ec o a lr e s o u r c e si nC h i r l a ，t h es h a l l o wc o a lr e s o u r c e sw h i c ha r e e a s i l ym i n e da r ee x h a u s t e d , a n dt h ed e 印c o a l - m i n i n gh a sb e c o m ea ni n e v i t a b l et r e n d ．F o rt h el a r g e s e c t i o nc h a m b e ro fd e e pw e l l ，b e c a m eo fi t sb u r i a ld e p t ha n dl a r g ec r o s ss e c t i o n , t h ei n f l u e n c eo f n a t u r a lf a c t o r s ，e n g i n e e r i n gf a c t o r sa n dh u m a nf a c t o r ss h o u l db ec o m p r e h e n s i v e l yc o n s i d e r e di nt h e s u p p o r t i n gd e s i g n so f t h ec h a m b e r s ．T h ee x c a v a t i o np r o c e s so ft h ec h a m b e ri sa p r o c e s sw h i c hi s c l o s e l yr e l a t e dt ot h es t r e s sp a t ho ft h ep r o j e c t ．I nt h ec o n s t r u c t i o np r o c e s so ft h ec h a m b e r , s u r r o u n d i n gr o c k sa r er e p e a t e d l yd i s t u r b e d ．T h es t r e s s e so ft h es u r r o u n d i n gr o c k sa r eu n c e a s i n g l y r e d i s t r i b u t e d , a n dt h ed e f o r m a t i o n so ft h es u r r o u n d i n gr o c k sa r ec o n s t a n t l yc h a n g e d ．E v e n t u a l l y , t h e s t a b i l i t yo f t h es u r r o u n d i n gr o c k si sg r e a t l ya f f e c t e d ． I nt h i sp a p e r , c o m b i n e dw i t ht h ee n g i n e e r i n gg e o l o g i c a ld a t aa n dt h ed a t ao f t h el a b o r a t o r y t e s t s ， t h es u p p o r t i n gs c h e m e sf o rt h em a i na r a i n a g ep u m pr o o mi n 恤s e c o n da u x t h a r ys h a f to fZ h a n 舀i c o a l m i n ea r en u m e r i c a l l ys i m u l a t e db yG T S ．T h ec h a n g el a w so ft h ed i s p l a c e m e n tf i e l da n ds t r e s s f i e l df o rt h es u r r o u n d i n gr o c ka r ea n a l y z e d , a n dt h eb e s ts u p p o r t i n gs c h e m ei sd e t e r m i n e d ．T h r o u g h t h er e g u l a rm o n i t o r i n ga n a l y s i so nt h ec o n v e r g e n c ed e f o r m a t i o no ft h es u r r o u n d i n gr o c k sf o rt h e l a r g es e c t i o nc h a m b e r so fd e e pw e l l ，s u c ha st h ei n g a t e ，t h em a i np u m pr o o ma n dt h es k i pl o a d i n g c h a m b e ro f t h es e c o n da u x i l i a r ys h a f t ，i ti sk n o w nt h a tt h ec o n v e r g e n c ed e f o r m a t i o n so fs u r r o u n d i n g r o c k sa r er e l a t i v e l ys m a l l ．t h r o u g ht h ea n a l y s i so nt h er e i n f o r c e ds t r e s sm o n i t o r i n gd a t ao ft h es k i p l o a d i n gc h a m b e r , i ti sk n o w n t h a tt h em a x i m a lc o m p r e s s i v es t r e s si so nt h ep o s i t i o no ft h ej u n c t i o n o ft h el o a d i n gc h a m b e ra n dt h es h a _ R ．T h e r e f o r e ，t h es u p p o r ts t r e n g t ho ft h ej u n c t i o nm u s tb e i n c r e a s e dw i t ht h el i n i n gd e s i g n s ． I nt h i sp a p e r , t h el o a d i n gc h a m b e ro ft h es e c o n d a u x i l i a r ys h a f to fZ h a n g j ic o a l m i n ei st a k e na s a no p e na n dd y n a m i cs y s t e m ．T h ed y n a m i cr e s p o n s eo ft h ec o n s t r u c t i o ns e q u e n c e ，t h ee x c a v a t i o n a n dt h es u p p o r t i n gi ss t u d i e d ．T h ei n h e r e n tl a wo fn a t u r a lf a c t o r s ，h u m a nf a c t o r sa n dt h es t a b i l i t yo f s u r r o u n d i n gr o c ko ft h ec o n n e c t e dc h a m b e r si nd e e pw e l li so b t a i n e d ．T h er e s u l t so ft h i sp a p e rh a v e a ni m p o r t a n tg u i d i n gs i g n i f i c a n c et os o l v et h er e l i a b l es u p p o r to ft h ec o n n e c t e dc h a m b e r si nd e e p w e l l ，t op r e v e n tt h ed a m a g eo fl a r g ec r o s ss e c t i o nc h a m b e re f f e c t i v e l ya n dt oe n s u r et h es a f e p r o d u c t i o no fc o a lm i n e ． I I 万方数据 摘要 F i g [ 4 3 ] T a b [ 1 3 ] R e f e r e n c e [ 6 8 ] K e yW o r d s d e e pw e l l ；l a r g es e c t i o nc h a m b e r ；t h es t a b i l i t yo fs u r r o u n d i n gr o c k ；s u p p o r tt e c h n o l o g y ； n u m e r i c a ls i m u l a t i o n ；f i e l dm o n i t o r i n g C h i n e s eb o o k sc a t a l o g T D 3 5 4 I I I 万方数据 安徽理工大学硕士学位论文 目录 摘要⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯I A b s t r a c t ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯I I 1 绪{ 仑⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 1 ．1 研究背景⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 1 ．2 国内外研究现状⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．⋯⋯．2 1 ．3 课题的确定⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4 1 ．4 研究内容及技术路线⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5 1 ．4 ．1 主要研究内容⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5 1 ．4 ．2 技术路线图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．6 2 软岩硐室失稳机理分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．7 2 ．1 围岩破坏与失稳的概念⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯7 2 ．2 软岩硐室变形破坏特征⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯8 2 - 3 大硐室围岩失稳分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．1 1 2 ．3 ．1 岩体中的原岩应力⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 1 2 ．3 ．2 开挖后围岩应力场的变化⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 2 2 ．4 本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．1 3 3 高应力软岩硐室支护理论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 4 3 ．1 高应力软岩硐室的工程地质特征⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯1 4 3 ．2 高应力软岩硐室支护原理及原则⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．1 5 3 ．2 ．1 高应力软岩硐室支护原理⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 5 3 ．2 ．2 支护的最佳时间与时段⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 6 3 ．2 ．3 高应力软岩硐室支护的可行} 生．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．1 7 3 ．2 ．4 高应力软岩硐室支护原则⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯18 3 ．3 硐室常用支护方式⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．1 9 3 ．3 ．1 金属支架支护⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 9 3 ．3 ．2 锚注支护⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 0 3 ．3 ．3 锚喷支护与锚网喷支护⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 1 I V 万方数据 目录 3 ．3 ．4 锚索支护与锚网索支护⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 4 3 ．4 本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．2 5 4 二副井软岩硐室数值模拟分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 6 4 ．1 数值模拟软件M I D A SG T S 简介⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．2 6 4 ．2 二副井主排水泵房数值模拟⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．3 0 4 ．2 ．1 计算模型⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3 0 4 ．2 ．2 模拟结果⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3 2 4 ．2 - 3 结果分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3 9 4 ．3 本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．3 9 5 一- 。a 1 4 井硐室支护设计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4 0 5 ．1 箕斗装载硐室支护设计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．4 0 5 ．1 ．1 工程概况⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4 0 5 ．1 ．2 支护设计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4 0 5 ．2 马头门支护设计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．4 5 5 ．2 ．1 工程概况⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4 5 5 ．2 ．2 支护设计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4 5 5 ．3 主排水泵房支护设计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．4 9 5 ．3 ．1 工程概况⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4 9 5 ．3 ．2 支护设计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4 9 5 ．4 本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．51 6 现场监测与效果评价⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5 2 6 ．1 监测目的⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．5 2 6 ．2 围岩收敛量测⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．5 2 6 ．2 ．1 围岩收敛量测结果⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5 3 6 _ 2 ．2 围岩收敛变形监测结论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯6 0 6 ．3 箕斗装载硐室钢筋应力监测⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．6 0 6 ．3 ．1 监测方法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯6 0 6 ．3 ．2 监测原理⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯6 0 6 ．3 ．3 钢筋计测点布置⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯6 3 V 万方数据 安徽理工大学硕士学位论文 6 ．3 ．4 监测结果⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．6 4 6 ．4 本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．6 8 7 结论与展望⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯6 9 7 ．1 论文主要结论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．6 9 7 ．2 存在问题及展望⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．6 9 参考文献⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．7 0 致谢⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯7 3 作者简介及读研期间主要科研成果⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．7 4 V I 万方数据 目录 C o n t e n t s A b s t r a c t C h i n e s e ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯I A b s t r a c t E n g l i s h ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯I I 1I n t r o d u c t i o n ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．1 1 ．1T h eb a c k g r o u n do f t h er e s e a r c h ．⋯．⋯⋯⋯．．⋯．⋯．⋯⋯⋯．⋯．⋯⋯．⋯⋯．⋯⋯．．⋯．⋯．⋯．⋯1 1 ．2T h er e s e a r c hs t a t u sa th o m ea n da b r o a d ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．2 1 ．3T h ed e t e r m i n a t i o no f t h es u b j e c t ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．4 1 ．4T h er e s e a r c hc o n t e n t sa n dt e c h n i c a lr o u t e ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．5 1 ．4 ．1T h em a i nr e s e a r c hc o n t e n t s ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5 1 ．4 ．2T h et e c h n o l o g yr o a d m a p ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．6 2 S t u d yo f f a i l u r em e c h a n i s mi nt h es o f tr o c kc h a m b e r ．．⋯⋯⋯⋯．．⋯．⋯⋯．⋯．．⋯⋯⋯⋯．⋯．．7 2 ．1T h ec o n c e p to f f a i l u r ea n di n s t a b i l i t yo f r o c k ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯7 2 ．2T h ec h a r a c t e r i s t i c so f f a i l u r ea n dd e f o r m a t i o nf o rt h es o f tr o c kc h a m b e r ⋯⋯⋯．．8 2 ．3A n a l y s i so fi n s t a b i l i t yo fs u r r o u n d i n gr o c ki nl a r g ec h a m b e r ⋯．⋯．⋯．⋯⋯．⋯．．．⋯11 2 - 3 ．1T h ei n ．s i t ur o c ks t r e s si nr o c km a s s ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 1 2 ．3 ．2T h ec h a n g eo fs t r e s sf i e l do fs u r r o u n d i n gr o c ka f t e re x c a v a t i o n ⋯⋯⋯⋯．1 2 2 ．4C h a p t e rc o n c l u s i o n ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．1 ； 3T h es u p p o r tt h e o r yo f t h eh i g hs t r e s ss o f tr o c kc h a m b e r ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．1 4 3 ．1E n g i n e e r i n gg e o l o g i c a lc h a r a c t e r i s t i c so fh i g hs t r e s ss o f tr o c kc h a m b e r ⋯⋯⋯．14 3 ．2T h es u p p o r tr u l e sa n dp r i n c i p l e so f t h eh i g hs t r e s ss o f tr o c kc h a m b e r ．．．．．．．．．．．．．．1 5 3 ．2 ．1T h es u p p o r tr u l e so f t h eh i g hs t r e s ss o f tr o c kc h a m b e r ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 5 3 ．2 ．2T h eb e s tm o m e n ta n dt i m eo fs u p p o r t i n g ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯16 3 ．2 ．3t h ef e a s i b i l i t yo f s u p p o r t i n gf o rt h eh i g hs t r e s ss o f tr o c kc h a m b e r ⋯⋯⋯．1 7 3 ．2 ．4T h es u p p o r tp r i n c i p l e so ft h eh i g hs t r e s ss o f tr o c kc h a m b e r ⋯⋯⋯⋯⋯⋯．18 3 ．3T h ec o m m o ns u p p o r tm e t h o do f c h a m b e r ⋯．⋯．．⋯⋯．⋯．．⋯．⋯．⋯⋯．⋯．．⋯．⋯．⋯．⋯．1 9 3 ．3 ．1M e t a ls u p p o r t ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．1 9 3 ．3 ．2B o l tg r o u t i n gs u p p o r t ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．2 0 3 ．3 ．3B o l ts h o t c r e t es u p p o r ta n db o l tm e s hs p u r t i n gs u p p o r t ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．2 1 3 ．3 ．4A n c h o rs u p p o r ta n db o l tm e s ha n c h o rs u p p o r t ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．2 4 3 ．4C h a p t e rc o n c l u s i o n ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．2 5 ⅥI 万方数据 安徽理工大学硕士学位论文 4N u m e r i c a ls i m u l a t i o na n a l y s i so fs o f tr o c kc h a m b e ro ft h es e c o n da u x i l i a r y s h a f t ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．2 6 4 ．1T h ei n t r o d u c t i o no f t h en u m e r i c a ls i m u l a t i o ns o f t w a r eM I D A SG T S ⋯⋯⋯⋯．．2 6 4 ．2N u m e r i c a ls i m u l a t i o no f t h em a i nd r a i n a g ep u m pr o o mo f t h es e c o n d a u x i l i a r ys h a f t ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。．3 0 4 ．2 ．1T h ec f l c d a t i o nm o d e l ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．3 0 4 ．2 ．2T h es i m u l a t i o nr e s u l t s ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．3 2 4 ．2 ．3A n a l y s i so f t h er e s u l t s ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．3 9 4 ．3C h a p t e rc o n c l u s i o n ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．3 9 5T h es u p p o r td e s i g no f c h a m b e ro f t h es e c o n da u x i l i a r ys h a f t ．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．。4 0 5 ．1T h es u p p o r td e s i g no f t h es k i pl o a d i n gc h a m b e r ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．4 0 5 ．1 ．1E n g i n e e r i n gs i t u a t i o n ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯⋯4 0 5 ．1 ．2S u p p o r td e s i g n ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．4 0 5 ．2T h es u p p o r td e s i g no f t h ei n g a t e ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．4 5 5 ．2 ．1E n g i n e e r i n gs i t u a t i o n ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．4 5 5 ．2 ．2S u p p o r td e s i g n ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．4 5 5 ．3T h es u p p o r td e s i g no f t h em a i nd r a i n a g ep u m pr o o m ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4 9 5 ．3 ．1E n g i n e e r i n gs i t u a t i o n ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．4 9 5 ．3 ．2S u p p o r td e s i g n ⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．4 9 5 ．4C h a p t e rc o n c l u s i o n ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．5 1 6F i e l dm o n i t o r i n ga n de f f e c te v a l u a t i o n ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．5 2 6 ．1T h ep u r p o s eo f m o n i t o r i n g ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．5 2 6 ．2T h ec o n v e r g e n c em e a s u r e m e mo fs u r r o u n d i n gr o c k ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．5 2 6 ．2 ．1T h em e a s u r e m e mr e s u l t so f d e f o r m a t i o no fs u r r o u n d i n gr o c k ⋯⋯⋯⋯⋯5 3 6 ．2 ．2T h em o n i t o r i n gc o n c l u s i o no fc o n v e r g e n c ed e f o r m a t i o no f s u r r o u n d i n gr o c k ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。．6 0 6 ．3T h er e i n f o r c e ds t r e s sm o n i t o r i n go f t h es k i pl o a d i n gc h a m b e r ．⋯．⋯⋯⋯．⋯⋯．⋯6 0 6 ．3 ．1M o n i t o r i n gm e t h o d ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．6 0 6 ．3 ．2T h ep r i n c i p l eo f m o n i t o r i n g ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．6 0 6 ．3 ．3T h ea r r a n g e m e mo f m e a s u r i n gp o i n t so f t h es t e e lb a rm e t e r ．⋯⋯⋯⋯⋯．．6 3 6 ．3 ．4T h em o n i t o r i n gr e s u l t s ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．。6 4 V I I I 万方数据 目录 6 ．4C h a p t e rc o n c l u s i o n ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．6 8 7C o n c l u s i o n sa n dP r o s p e c t s ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯6 9 7 ．1T h em a i nc o n c l u s i o n so f t h i sp a p e r ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．6 9 7 ．2P r o b l e m s a n dP r o s p e c t s ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．6 9 R e f e r e n c e ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．7 0 A c k n o w l e d g e m e n t s ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．7 3 A u t h o r ’Sb r i e f i n t r o d u c t i o na n dm a i na c h i e v e m e n t sd u r i n gp o s t g r a d u a t e ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯7 4 I X 万方数据 1 绪论 1绪论 1 ．1 研究背景 自改革开放以来，我国经济呈现出高速稳健的增长趋势，这离不开能源产业 强有力的支撑，煤炭、石油、天然气等主要资源的需求量极其庞大，其中，煤炭