高水压矿井挡水墙设计与数值模拟分析

"该文基于徐州某矿的水文地质与工程地质条件，设计了一种适用于高水压环境的挡水墙，采用了倒截锥形结构，并通过三维数值模拟方法对其稳定性进行了深入分析。主要关注挡水墙在设计水压6 MPa以及3和10.8 MPa水压下的应力、应变和位移变化，结果表明所设计的挡水墙在10.8 MPa高水压下仍保持稳定，符合矿井安全生产要求。" 在矿井工程中，挡水墙是确保地下开采安全的重要设施，尤其是在高水压环境下。高水压矿井挡水墙设计的目的是防止地下水对采矿作业造成威胁，确保矿井内部干燥，避免洪水等灾害的发生。徐州某矿的具体地质条件是设计挡水墙方案的重要依据，这包括地下水位、地层结构、岩石力学性质等因素。 本文提出的倒截锥形挡水墙设计，是考虑到高水压下墙体承受的压力分布和稳定性。倒截锥形结构能够在压力下提供更大的支撑面积，分散水压，同时减少墙体自身受力，提高整体的抗压性能。这种设计的优势在于能有效应对地下水压力的变化，保证挡水墙在长时间使用后的稳定性。 数值建模分析是现代工程设计中常用的一种方法，它能够模拟实际工况，预测结构在特定条件下的行为。在本研究中，通过三维数值模拟，可以详细观察挡水墙在不同水压下的应力分布、应变状态以及位移变化。通过对比分析3 MPa、6 MPa和10.8 MPa三种水压条件下的模拟结果，可以评估挡水墙在极端水压下的安全性。 根据模拟结果，挡水墙在10.8 MPa的水压下墙体单元无明显位移和应变变化，这意味着挡水墙能够承受高于设计水压的荷载，满足了安全生产的基本要求。这些研究成果不仅为徐州该矿的挡水墙设计提供了理论支持，也为其他类似高水压矿井的挡水墙设计提供了参考。 关键词：挡水墙设计、数值模拟、安全性、高水压，是本研究的核心内容。通过这些关键技术的应用，可以确保矿井在高水压环境下的正常运行，降低因水灾可能导致的安全风险，提高矿井的经济效益和生产效率。同时，这也体现了工程地质学、水文地质学和岩土力学在解决实际工程问题中的深度融合。