底板任意三心拱设计要点.pdf

矿 业 工 程 第13卷第1期 68 MiningEngin∞ring 2015年2月 底板任意三心拱设计要点 李 伟 陈 刚 孙广义 (黑龙江科技大学矿业工程学院，黑龙江哈尔滨150022) 摘要：以东海煤矿32。下延巷断面设计为例，提出了底板任意三心拱拱高确定和图形绘制方法。利用 ANSYS分析软件，确定巷道底板三心拱的合理拱高；利用AutoCAD绘图工具，借助于内切圆确定三角形 内角平分线交点，通过圆弧和镜像命令完成三心拱的绘制。 关键词：底板三心拱；拱高确定；三心拱绘制 中图分类号：TD263．1文献标识码：A 文章编号：1671—8550(2015)01—0068一02 的平衡；拱线上的应力沿平衡拱上任意点的切线方向传至远 0 引言 处，而平衡拱线上任意点的径向应力为零。挖除底板塑性变形 随着煤矿开采深度的不断增加，巷道底鼓现象较为常 区，以塑性变形区高度作为拱高设计三心拱，既提高了巷道底 见，为防止巷道底鼓，设计底板任意三心拱是一种常用的 板承压能力又增加了巷道断面利用率。 方法。底板三心拱的设计中，拱高的确定和三心拱的精确、 在底板拱高设计中，常考虑到拱跨比这一参数，也就 快速绘制是三心拱巷道断面设计的重要内容。 是说拱高与巷道宽度有直接关系，同时还与巷道所处深度、 顶底板岩石强度、顶底板层位高度有关。采用ANSYS系 1 工程实例 统分析巷道底板变形、破裂过程，模拟底板岩石变形和破 龙煤集团鸡西矿业集团分公司东海煤矿324下延巷属 裂非线性行为。由324下延巷围岩基本条件，采用力学基 于深部巷道，巷道所处深800m，围岩压力显现突出，底鼓 本参数如表1。 严重。为提高巷道稳定性，设计底板三心拱断面，成巷宽 表1 力学基本参数岩性 度3．54m，拱高O．9m，巷道断面主视图如图1。 建立直墙与半圆拱模型，输入既定参数，800m深处巷 道围岩变形如图2，底板塑性变形区高度约为O．9m。经工 程检测，塑性变形区高度与实际相符。 图1 底板三心拱巷道断面工程图 2拱高的确定 图2 平底板数值试验结果 界定巷道底板塑性变形区范围是确定底板三心拱拱高的 直接依据，巷道断面按平底板断面考虑，巷道底鼓后，形成塑 去除底板塑性变形区，设计拱高900mm的底板任意三 变平衡拱。平衡拱线以外的岩石产生的应力重新分布并达到新 心拱。重新建立模型，验证三心拱底板变形情况，结果如 图3，底板只存在小部分弹性变形区，无塑性变形区。在 基金项目：国家自然科学基金资助项目；黑龙江科技 巷道使用过程中观察底鼓变形量，1个月、3个月、6个月 大学项目(JY2013—04)。 收稿日期：2014—11一04 底鼓变形量分别为5、3、2cm，后期变形量较小，更进一 作者简介：李伟(1979一)，男(满族)，辽宁锦州人，黑龙江科技 步验