基于应力集中系数的巷道断面优化及支护研究.pdf

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1、第36卷第3期矿冶工程V01．36№32016年o6月ⅡNINGANDM哐TALLURGICALENGINEERGJune2016基于应力集中系数的巷道断面优化及支护研究①朱梦博，王李管，张炬(1．中南大学资源与安全工程学院，湖南长沙410083；2．中南大学数字矿山研究中心，湖南长沙410083)摘要：为突破传统“应力集中程度”的定性概念，提出了表征巷道断面应力集中程度的线系数和面系数。以舞阳铁矿典型巷道为例，建立了数值计算模型，用有限元法对不同矢跨比下的巷道断面模型进行了应力分析，并计算了对应的线系数和面系数，同时研究了最优支护方案。结果表明

2、：应力集中系数、能够较好地反映一定围岩条件和应力场环境下巷道断面的应力集中程度，可为巷道断面优化及支护问题提供依据。舞阳铁矿最优巷道断面为矢跨比1／3型，支护层最优厚度为200mm，优化结果与实际情况一致。关键词：量化方法；应力集中系数；断面优化；巷道支护；线系数；面系数中图分类号：TD353文献标识码：Adoi：10．3969／j．issn．0253—6099．2016．03．005文章编号：0253-6099(2016)03-0017-04RoadwayCross'sectionOptimizationandSupportSchemeBase

3、donStressConcentrationFactorZHUMengbo，WANGLi．guan，ZHANGJu'(1．SchoolofResourcesandSafetyEngineering，CentralSouthUniversity，Changsha410083，Hunan，China；2．Digitalh,~neResearchCenter，CentralSouthUniversity，Changsha410083，Hunan，China)Abstract：Beingquitediferentfromtraditionalqualit

4、ativeconceptof“degreeofstressconcentration”，aplanecoefficientK1andlinecoeficientK2wereproposedtocharacterizethestressconcentrationdegreeoftheroadwaycross-section．WithatypicalroadwayinWuyangIronOreMineasanexample，afteranumericalcalculationmodelwasestablished，thestressstateofth

5、emodelwithdifferentrise—spanratiowasanalyzedwiththefiniteelementmethod．ThecorrespondingplanecoefficientK1andlinecoefficientK2werecalculated，andtheoptimalsupportingschemeoftheroadwaywasdiscussed．Resultsshowthats~essconcentrationfactorsK1andK2，reflectingthedegreeofstressconcent

6、rationofroadwayundersomecertainsuroundingrockconditionsandstressfield，canprovidesomereferenceintheconsiderationofroadwayScross—sectionoptimizationandsupportscheme．Itisconcludedthatoptimalrise—spanratiois1／3forroadwayinWuyangIronOreMineandtheoptimalsupportinglayershallbe200mmi

7、nthickness，whichareconsistentwiththeengineeringpractice．Keywords：quantitativemethods；stressconcentrationfactor；cross-sectionoptimization；roadwaysuppoa；planecoeffieient；lineeoefficient巷道开挖之后，较好的巷道断面形状应当对应较析了单轨巷道和双轨巷道在不同拱形和不同应力条件小程度的应力集中，因此研究巷道开挖后的应力分布(>or和or

8、规律成为了巷道断面优化的主要工作。Richards和轨巷道应当采用1／4型圆拱模型，双轨巷道应当采用Sjorkman先后提出了调和孔的概