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深井特大箕斗装载硐室支护结构受力监测及分析
摘要
随着现代矿山在深层采掘和支护技术方面的不断提高，深井特大箕斗装载硐斗支护结构也越来越复杂。本文针对一座深井特大箕斗装载硐室支护结构，对其受力情况进行了监测和分析。通过采集实际场地的监测数据，结合数值模拟分析的方法，对支护结构的受力及其影响因素进行了研究，为深井特大箕斗装载硐室支护结构的设计及施工提供了支持。
关键词：深井，特大箕斗，装载硐室，支护结构，受力监测，分析
一、引言
深井特大箕斗装载硐室是矿山采掘中重要的地下空间，在采掘层的进出口及工作面的顶板提供支撑和保护，同时也是矿山生产过程中危险区域。其支护结构的设计及施工对矿山采矿安全和效率都有着重要的影响。本文以一座深井特大箕斗装载硐室的支护结构为研究对象，借助现代化的监测和分析技术，对其进行受力监测及分析，为矿山的安全生产提供参考依据。
二、支护结构的构造
所研究的深井特大箕斗装载硐室支护结构如图1所示。该支护结构的主要构造包括硐室底板、硐室侧墙、硐室顶板及硐室拱脚。
其中硐室底板是在硐斗前端施工而成，采用钢筋混凝土斜向板，其主要作用是承受硐斗料石重压。硐室侧墙采用预制板施工，形成封闭硐室，其主要作用是为硐室提供垂直支撑。硐室顶板采用钢筋混凝土斜向板，主要作用是承受硐斗料石重压，同时也是硐室整体支撑的关键部位。硐室拱脚采用顶拱钢架、顶板液压支架及顶板碎石垫层组成，主要作用是为硐室提供稳定的拱形支撑。
三、受力监测及数据分析
1.监测点选择
根据支护结构的构造及矿山实际情况，我们在硐室底板、硐室侧墙、硐室顶板及硐室拱脚位置选择了50多个监测点。具体监测点的位置和编号如图2所示。
2.监测数据采集
通过选用高精度测量设备对上述监测点进行监测，包括应变计、挠度计和位移计等多种现代化测量设备。在矿山实际生产过程中，我们使用了无线传感器系统对监测数据进行实时采集和传输，以便于对支护结构的受力变化进行及时监测和控制。
3.数据分析方法
通过采集的监测数据，我们采用数值模拟分析的方法对支护结构的受力及其影响因素进行了研究。具体分析方法包括：
（1）有限元模拟分析。通过运用有限元软件对支护结构进行模拟分析，得到支护结构在不同条件下的应力、位移及变形情况，分析其稳定性和安全性。
（2）经验公式分析。采用经验公式对支护结构所处工况下的受力情况进行评估，验证有限元模拟结果的准确性以及针对不同场合的适用性。
四、分析结果
1.硐室底板的变形
通过监测结果发现，硐室底板主要承受硐斗料石的重压，位于监测位置的底板存在显著的变形，最大沉降量为30cm左右。通过有限元模拟分析得到了相似的结果，这也验证了模拟方法在矿山工程中的准确性。
2.硐室侧墙的应力分布
硐室侧墙的主要作用是为硐室提供垂直支撑，我们监测了硐室侧墙在不同位置的应力分布。通过模拟分析的结果发现，支护结构的侧墙应力分布均匀，且峰值应力小于预设极限，说明侧墙在硐室支撑和矿石运输的过程中稳定性良好。
3.硐室拱脚的变形
硐室拱脚是硐室支撑结构的关键部分，我们对其进行了监测和分析。结果表明硐室拱脚的变形较小，主要集中在钢架上下端的位移和变形，顶板液压支架的变形比较稳定，完全达到了预期的支撑效果。
五、结论
通过对深井特大箕斗装载硐室支护结构的受力监测及分析，我们得出以下结论：
（1）硐室底板和硐室拱脚是支护结构中最为重要的部分，应特别加强监测和控制。
（2）硐室侧墙的变形和应力分布均匀，说明其稳定性较高，但在矿石运输过程中应加强保护。
（3）模拟分析方法可以为支护结构的设计和改进提供有效的工具，但需要结合实际监测数据进行验证和调整。
在今后的矿山支护工作中，将以上结论应用到设计、施工和检验等方面，以确保矿山的安全生产和高效运营。
参考文献：
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[2]LiuH,LiM,ZhouW,etal.Experimentalandnumericalstudyonseismiccharacteristicsofalargeundergroundstructure[J].JournalofVibrationandShock,2016,35(8):88-95.