能源是工业的粮食,随着我国“加快建设能源强国”战略的推进,大量矿山井架不断投入到生产实践中。在矿山生产中,矿井周围矿产开采造成的地下水位下降以及不均衡荷载的长期作用,容易导致地表产生变形,进而引起井架的基础发生沉降,对矿井安全生产造成严重隐患。本文以某矿井单斜撑式钢井架为研究对象,通过有限元模拟的方法研究了斜撑基础沉降对井架静力性能和动力性能的影响规律,确定了现状井架的最大允许沉降值,并基于有限元研究结果提出了井架抗变形治理方案,同时对加固效果进行了评价。首先,建立现状井架有限元模型,确定了4个基本静力工况,有限元分析结果表明:（1）静力工况下现状井架结构的安全富余度较大,首层A柱、上下天轮梁、斜撑牛腿根部、立架顶部横梁等部位杆件受力较大;（2）断绳工况下井架结构内力、位移较提升工况显著增大;（3）选取提升工况2和断绳工况2为静力工况下的不利工况。其次,在不利静力工况和斜撑基础沉降耦合作用下,对井架进行静力分析,模拟了56个不同沉降工况,分别研究斜撑基础均匀沉降和不均匀沉降对井架内力、变形的影响规律,确定静力工况下现状井架最大允许沉降值。主要结论如下:（1）井架斜撑基础沉降导致井架构件内力发生重分布,随着斜撑基础沉降值的增大,井架最大应力值和位移值不断增大,同时井架最大内力发生位置也在变化;（2）受斜撑基础均匀沉降和不均匀沉降影响下,立架柱轴力均不断增大,最大增幅发生在提升工况2受均匀沉降影响下,达到1690%,各沉降工况下达到应力控制下沉降限值时,最大应力总是发生在C柱底部;井架最大弯矩和最大剪力始终发生在上下天轮梁及立架顶部横梁处,其中,立架顶部横梁弯矩值和剪力值随沉降值增大呈线性增大趋势,而沉降作用对上下天轮梁处弯矩和剪力影响较小;（3）受井架最大应力或最大位移控制下,斜撑基础在断绳工况2下的最大允许均匀沉降值和不均匀沉降值均小于提升工况2下,最终,静力工况下井架最大允许沉降值受断绳工况2下的立架位移控制,当斜撑基础均匀沉降14mm时,即达到沉降限值;（4）沉降对井架静力性能影响机理:斜撑基础沉降导致斜撑底部发生卸载,与此同时斜撑将一部分荷载通过牛腿传递给立架并向前牵拉立架,使斜撑柱轴力减小,立架柱轴力增大,立架顶部位移增大。再次,对现状井架进行动力分析,主要研究了斜撑基础沉降对井架自振特性以及地震响应的影响规律,确定了动力工况下井架最大允许沉降值。结论如下:（1）斜撑基础沉降导致井架各阶自振频率均显著减小,最大降幅达到62.61%;（2）斜撑两个基础均发生沉降比其中一个基础发生沉降对井架自振频率影响更大;（3）井架前5阶模态位移中,立架C柱、D柱前3阶模态位移受斜撑基础沉降影响较小,但是数值始终较大,第4和第5阶模态位移受斜撑基础沉降影响下增幅较大,最大增幅为1207%;斜撑西柱第4阶模态位移受斜撑基础沉降影响较大,最大增幅为609.9%;（4）在地震作用下,立架顶部三个方向位移均随斜撑基础沉降值的增大而增大,受井架位移控制下的斜撑基础最大允许均匀沉降量为11.1mm,最大允许不均匀沉降量为东基础0mm、西基础14.3mm;（5）沉降对井架动力性能影响机理:斜撑基础沉降降低了井架整体刚度,同时削弱了斜撑底部约束,使斜撑模态位移变化较大,另外在地震作用影响下,基础沉降使立架位移不断增大。最后,基于有限元结果,提出井架纠偏加固方案并对加固效果进行评价:（1）斜撑顶升纠偏方案实现了斜撑基础自主适应地基沉降;（2）井架上部结构加固方案只修复立架部分缺失柱间支撑,加固效果即可达到恢复所有缺失构件方案的70%;（3）综合采用本方案加固后,各静力工况下,井架最大应力均显著降低,最大降幅为提升工况2下的75.39%;最大应力发生位置均转移至斜撑截面较大处;立架顶部最大位移显著减小至规范允许限值内;（4）加固后井架的各阶自振频率明显增大,井架刚度得到了有效提升;地震作用下,立架顶部最大位移由加固前的74.69mm减小至加固后的12.70mm,减小了83%。该论文有图71幅,表26个,参考文献104篇。