井筒是矿山生产作业的重要通道,在安全生产中起着举足轻重的作用,井筒的长期稳定性是保证矿井安全高效生产的前提。近年来随着矿井井筒破裂数目的增多,引起了各矿区的高度重视,并根据井壁破裂情况制定防治工程方案,实施防治工程,取得了良好的效果。 本文以北洺河铁矿电梯井壁围岩破裂加固为工程背景,通过现场的收集资料、数值模拟计算等方法研究电梯井壁围岩破裂规律,进行了较为详尽的分析,总结出了井壁破坏的影响因素、破裂机理、基本规律和破坏治理,为井壁的安全服役提供了重要参考。本文主要内容和结论有: (1)通过对北洺河铁矿进行的工程地质环境研究,掌握了矿区的地层分布、地质构造、区域水文地质等情况,为数值模拟计算分析提供了基本的参考依据。 (2)通过现场结构面调查,分析得知矿区的节理裂隙较为发育,结构面间距范围在10~20cm,开度值范围在1~7mm,且随着深度的增加,开度值增大,填充物为少量夹泥。 (3)采用有限差分计算程序FLAC3D ,建立数值计算模型,进行了对开挖支护过程中最大主应力场、位移场、破坏场全面的分析。通过对比井筒加固前和井筒加固后的数值模拟,分析得出了在井筒中新浇筑0.5m厚支撑墙和井壁混凝土厚度由原来的0.3m厚至0.4m,且钢筋混凝土墙与井壁连为一体,可以有效提高井壁的承载能力,井壁围岩的位移量由破裂时的33.679mm变化为加固稳定后的3.348mm,井壁围岩的位移得到了很好的控制。 (4)对井筒破裂进行了系统分析,由于开挖引起的应力重分布、水平构造应力大、围岩强度低和地下水的存在导致围岩稳定性和承载能力下降,是引起井筒破裂的主要原因。