煤矿地下水库不同人工坝体结构抗震性能研究

来源期刊：煤炭科学技术2020年第12期

论文作者：曹志国

文章页码：237 - 243

关键词：煤矿地下水库;平板式人工坝体;拱形人工坝体;数值模拟;抗震安全性评价;

摘    要：作为新型地下工程构筑物,煤矿地下水库工程在西部神东矿区已得到成功应用。长期安全稳定运行是煤矿地下水库技术的核心要素之一。作为煤矿地下水库挡水构筑物的水库坝体,尤其是人工坝体,是煤矿地下水库安全运行的重要组成部分。为保证煤矿地下水库在极端条件（如矿震、地震等条件）的安全性,需对人工坝体结构进行抗震安全分析。人工坝体结构一般为平板型,考虑到矿震或地震条件下坝体结构的破坏通常为剪切破坏,为提高人工坝体的抗震性能,提出新型煤矿地下水库人工坝体结构—拱形人工坝体,对比分析了平板式和拱形人工坝体的受力状态;采用有限元方法,得到了震级烈度分别为7、8、9、10时的平板式人工坝体和拱形人工坝体的剪切应力与位移分布云图,对比分析了2种坝体的整体安全系数及可能破坏模式。结果表明:人工坝体的薄弱部位是其与煤岩体的接触部位;地下水库人工坝体受顶底板和周边煤岩体约束,在极端特殊工况条件下仍能保持较好的安全性能,地震烈度达到10时,拱形和平板式人工坝体安全系数分别为22.6和6.4;拱的作用使得煤柱对人工坝体的反作用力中产生了部分压应力,拱形人工坝体受到的部分矿震荷载传递至煤柱坝体,减少了由于矿震引起的人工坝体剪切应力,提高了拱形人工坝体的抗震性能,地震烈度10时拱形人工坝体安全系数是平板式人工坝体的3.5倍以上。