2023年全國(guó)碩士研究生考試考研英語(yǔ)一試題真題(含答案詳解+作文范文)_第1頁(yè)
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1、我國(guó)煤炭資源經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期大規(guī)模開(kāi)采,淺部煤炭資源逐漸面臨枯竭,開(kāi)采深度不斷增大,目前平均開(kāi)采深度已經(jīng)接近600m。由于煤炭主運(yùn)輸、輔助運(yùn)輸連續(xù)化的要求,采用緩坡斜井開(kāi)發(fā)的井筒越來(lái)越多,對(duì)煤礦斜井掘進(jìn)施工設(shè)備、工藝技術(shù)和運(yùn)營(yíng)安全保障提出了新的挑戰(zhàn)。
  神華新街臺(tái)格廟礦區(qū)設(shè)計(jì)采用盾構(gòu)施工長(zhǎng)距離煤礦斜井,并采用預(yù)制混凝土管片作為支護(hù)結(jié)構(gòu)在國(guó)內(nèi)建井史上尚屬首次,亟需研究煤層開(kāi)采對(duì)盾構(gòu)斜井管片結(jié)構(gòu)安全性的影響。通過(guò)礦山壓力理論與盾構(gòu)管片結(jié)構(gòu)設(shè)

2、計(jì)理論相結(jié)合,提出煤層開(kāi)采對(duì)斜井結(jié)構(gòu)安全性影響因素主要包括上覆地層移動(dòng)、地層應(yīng)力重分布和含水層疏排水三個(gè)方面。將采動(dòng)引起的地層移動(dòng)曲線與管片結(jié)構(gòu)縱向等效連續(xù)模型理論相結(jié)合,分析地層移動(dòng)引起的管片結(jié)構(gòu)應(yīng)力和變形規(guī)律;根據(jù)不同條件下圍巖特征曲線對(duì)圍巖進(jìn)行分類(lèi),提出了更加完備的圍巖壓力確定方法,并分析了應(yīng)力重分布對(duì)圍巖壓力的影響;針對(duì)第四系表土含水層和基巖含水層,分別研究了煤層開(kāi)采引起的含水層疏排水對(duì)管片結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的影響。針對(duì)靠近采煤工作面區(qū)域

3、的應(yīng)力重分布影響區(qū),開(kāi)展了大型相似材料模型試驗(yàn)分析,研究了管片結(jié)構(gòu)應(yīng)力變形隨采煤工作面推進(jìn)的變化規(guī)律,并對(duì)相似材料模型試驗(yàn)中尺寸效應(yīng)、相似材料配比、流固耦合試驗(yàn)適用性等關(guān)鍵問(wèn)題進(jìn)行了分析。采用3DEC數(shù)值模擬軟件對(duì)新街臺(tái)格廟礦區(qū)盾構(gòu)試驗(yàn)斜井工程進(jìn)行了模擬分析,驗(yàn)證了煤層開(kāi)采引起的上覆地層運(yùn)動(dòng)規(guī)律及其對(duì)斜井管片結(jié)構(gòu)安全性的影響規(guī)律。取得的主要研究成果如下:
  (1)煤層開(kāi)采引起的上覆地層移動(dòng)主要對(duì)斜井管片縱向結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響。將地層移

4、動(dòng)曲線W(x)與盾構(gòu)管片縱向等效連續(xù)模型理論相結(jié)合,可計(jì)算得到管片結(jié)構(gòu)應(yīng)力和變形結(jié)果。地層移動(dòng)引起管片接頭處發(fā)生張開(kāi)、錯(cuò)臺(tái)變形,并產(chǎn)生附加應(yīng)力,但是管片接頭的存在使得管片結(jié)構(gòu)能夠抵御較大縱向變形,相比傳統(tǒng)的整體式井筒結(jié)構(gòu)更加能夠適應(yīng)煤層開(kāi)采引起的地層移動(dòng)。
  (2)煤層開(kāi)采引起的應(yīng)力重分布主要對(duì)靠近采煤工作面區(qū)域斜井管片安全性產(chǎn)生影響。根據(jù)圍巖性質(zhì)及所處的地應(yīng)力狀態(tài),將圍巖變形分為低應(yīng)力狀態(tài)下圍巖彈塑性變形、高應(yīng)力狀態(tài)下圍巖松動(dòng)

5、變形和高應(yīng)力狀態(tài)下圍巖蠕動(dòng)變形,并根據(jù)不同的支護(hù)條件提出了相應(yīng)的圍巖壓力分析方法,并分析了應(yīng)力重分布后圍巖壓力的變化規(guī)律。
  (3)煤層開(kāi)采導(dǎo)致的第四系表土含水層疏排水將會(huì)引起管片結(jié)構(gòu)縱向發(fā)生不均勻沉降。針對(duì)斜井結(jié)構(gòu)建立了理論分析模型,提出了計(jì)算地層疏排水沉降引起管片結(jié)構(gòu)附加應(yīng)力和變形的方法,確定基巖交界面處管片為最危險(xiǎn)截面。煤層開(kāi)采引起基巖含水層內(nèi)管片水壓力發(fā)生變化,主要表現(xiàn)為:含水層疏排水導(dǎo)致水頭高度He降低;采動(dòng)引起含水層

6、裂隙貫通導(dǎo)致水頭高度He升高;巷道圍巖條件改變導(dǎo)致水壓力折減系數(shù)β1改變。
  (4)針對(duì)相似材料模型試驗(yàn)中的煤系地層,提出了考慮尺寸效應(yīng)修正關(guān)系的模型參數(shù)確定方法。對(duì)于水泥、石膏、碳酸鈣膠結(jié)相似材料,提出了以密度、彈性模量和單軸抗壓強(qiáng)度為指標(biāo)的材料配比確定方法,并采用Python語(yǔ)言編制了計(jì)算腳本。發(fā)現(xiàn)了以水泥和石膏作為膠結(jié)材料,石英砂作為骨料的相似材料,在一定配比條件下遇水之后不會(huì)發(fā)生崩解,而是發(fā)生與巖石類(lèi)似的軟化現(xiàn)象,仍具有

7、類(lèi)似巖石的破壞形式,適用于模擬孔隙較發(fā)育的石灰?guī)r和砂巖。
  (5)針對(duì)新街臺(tái)格廟礦區(qū)盾構(gòu)試驗(yàn)斜井,上覆地層移動(dòng)引起斜井縱向最大差異變形量為0.63mm/m,最小曲率半徑約為10000m,對(duì)管片安全性影響較小;應(yīng)力重分布影響區(qū)域主要在采煤工作面前方50m,上方100m范圍內(nèi),此區(qū)域內(nèi)斜井管片受力方式屬于壓彎組合,應(yīng)力隨采煤工作面的推進(jìn)逐漸增大,管片安全性明顯降低,必須采取加固措施并留設(shè)足夠?qū)挾缺Wo(hù)煤柱才能保證斜井管片安全穩(wěn)定;第四

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