矿井通风对多年冻土井筒围岩热影响的数值分析多年冻土井筒围岩温度变化规律

摘要：

【摘要】在多年冻土区进行煤矿地下开采,通风作用改变了井筒围岩的热平衡条件,从而引起了多年冻土上限及其井筒周围冻土季节融化层的变化,有可能影响到井筒支护结构的稳定性.因此,研究在矿井通风作用下,多年冻土温度场分布及随季节的变化趋势是有意义的.基于ANSYS有限元分析软件,针对多年冻土区某煤矿的赋存条件、试验采场位置以及通风作用对冻土的影响范围,建立了二维数值计算模型,利用焓式有限元方法对多年冻土井筒围岩的温度特性进行了数值模拟,分析了矿井通风对多年冻土井筒围岩的热影响程度,其计算方法和结果为下一步多年冻土煤矿地下开采井筒支护设计提供参考依据.
【关键词】矿井通风；数值模拟；井筒围岩；热影响；

引言：

【引言】多年冻土对工程的影响主要表现在冻胀和融沉两个方面，而这两个方面的作用均发生在有冻融变化的岩土体中，而冻土的一切物理、力学、水力性质以及土壤冻结和融化过程伴生的各种现象都取决于冻土体的温度变化过程，这也是冻土区别于其他介质最重要的标志．当采用地下开采时，井巷周围原岩应力的平衡状态遭到破坏，引起了应力场的重新分布，产生围岩压力；而且还会破坏多年冻土区原有的稳定热力场，形成新的热交换系统，在巷道围岩形成一个新的冻融圈，随着温度变化，冻融交替，冻融范围内的围岩产生反复的冻胀力，引起对井巷支护结构的破坏，使井巷失去稳定．因此，多年冻土中井巷围岩热稳定性与其温度变化密切相关．只有掌握地下开采过程中围岩温度变化规律，才能研究由此所产生的冻胀力对井巷支护结构的破坏程度，从而采取相应的防护措施．围岩融化圈的变化是其温度变化的直接反应，准确地预测冻土的融化深度决定着如何选择矿井支护类型及荷载

作者：

何维维

作者单位：

中国科学院寒区旱区环境与工程研究所冻土工程国家重点实验室；中交第三航务工程勘察设计院有限公司；