煤矿立井次生地压与竖向附加力理论解析

"基于薄板弯曲变形理论的煤矿立井次生地压与竖向附加力理论解" 在煤矿开采过程中，立井的建设和稳定性是至关重要的，特别是对于深厚表土层中的井壁结构。立井次生地压和竖向附加力是影响井筒稳定性的两个关键因素，它们主要由表土沉降引起。本文深入探讨了这两个关键因素的理论解析方法，旨在提供更精确的设计依据。 作者们采用了微元法，这是一种将复杂问题分解为多个简单部分的分析方法。他们将井筒周围的表土划分为多个以井筒中心线为对称轴的薄板单元，以此模拟地层的变形情况。利用轴对称薄板弯曲变形理论，这是固体力学中处理薄壳结构变形的一种方法，结合土的基本力学性质，如弹性模量、泊松比等，建立了相应的微分方程。 以临涣主井为实际案例，研究团队结合井壁应力实测数据，对理论模型进行了验证。通过对次生地压和竖向附加力的分布规律进行分析，他们得到了符合实际情况的理论解。结果显示，这种理论与实践相结合的方法得出的分布规律与现场观测高度一致，满足了临涣主井及其周边六个破裂井筒的强度验算要求。 这一研究的理论解不仅验证了其科学性，也为煤矿立井的设计和安全评估提供了有力的理论支持。通过精确计算次生地压和竖向附加力，可以更准确地预测和控制井筒的变形，从而确保井筒的长期稳定性和矿井的安全运营。此外，这种方法也可以推广到其他类似地质条件的煤矿立井设计中，具有广泛的适用性和指导意义。 关键词：次生地压；竖向附加力；表土沉降；煤矿立井；微元法；薄板单元 中图分类号：TD265.3 文献标志码：A DOI：10.13545/j.cnki.jmse.2019.01.018 这项研究对于深入理解煤矿立井的地压管理、井壁设计和沉降控制具有重大价值，为未来的矿山工程提供了重要的理论参考和实践指导。