北洺河铁矿井筒加固工程稳定性分析北洺河铁矿井筒加固工程稳定性分析 摘要： 井筒是矿山生产作业的重要通道，在安全生产中起着举足轻重的作用，井筒的长期稳定性是保证矿井安全高效生产的前提。本文以北洺河铁矿电梯井壁围岩破裂加固为工程背景，通过现场的收集资料、数值模拟计算等方法讨论电梯井壁围岩破裂规律，采纳有限差分计算程序 FLAC3D ，建立数值计算模型，进行了对开挖支护过程中破坏场的分析。通过对比井筒加固前和井筒加固后的数值模拟，分析得出了在井筒中新浇筑 0.5m 厚支撑墙和井壁混凝土厚度由原来的 0.3m 厚至 0.4m，且钢筋混凝土墙与井壁连为一体，可以有效提高井壁的承载能力。 关键词：井壁破裂，数值模拟，稳定性分析 中图分类号： TD214 文献标识码： A 北洺河铁矿是中国五矿邯邢矿业有限公司的大型地下铁矿山之一，采纳无底柱分段崩落法进行采矿作业，阶段高度 120m，辅助中段高度 60m，分段高度 15m，进路间距 18m，各分段自上而下进行回采。 一、模型建立及边界条件 FLAC3D 是美国 ITASCA 国际咨询与软件开发公司开发的三维数值有限差分数值模拟软件广泛应用于土木工程、交通、水利、石油及采矿工程等多个领域，是国际岩土工程学术界指定的分析软件 [1]，应用应力—渗流耦合的有限差分计算原理[2]，选定了井筒作为讨论区域，确定的计算模型范围如图 1 所示，地表标高为 280m，模型上、下表面标高分别为- 110m、-230m，模型尺寸为50.7m×28.6m×120m（长×宽×高）。模型单元数 77760，节点数81191。 图 1 计算模型 根据对北洺河铁矿地应力实测结果，并运用线性回归分析的方法得出了最大水平主应力、最小水平主应力和垂直主应力随深度变化的回归方程。回归结果如下[3]： （1-1） （1-2） （1-3） 式中：、、分别代表最大水平主应力、最小水平主应力、垂直主应力，单位 MPa ；H 为测点埋深，单位为 m 。 表 1 岩体力学参数表 表 2 岩体渗流参数表 二、计算结果 本文主要模拟竖井的开挖和支护过程中井筒的变化规律，开挖和支护的总长度为 105m，从-110~-215m，每开挖和支护一步为 5m，分 21 步开挖和支护，采纳流固耦合计算，由于篇幅有限，本文只选取了一部分关键计算。 图 2 第十步开挖支护到-160m 塑性区沿 x 轴剖面云图 沿 x 轴在井筒位置切开可以看出在-110~-160m 区间塑性区云图没有变化，表明井壁没有发生破坏，如图 2 所示。 图 3 第二十一...
