松软破碎煤巷两帮深孔卸压注浆支护技术数值分析

以松散破碎煤层回采巷道为背景,借鉴岩土工程中的"土钉墙"地基支护机理,提出两帮深孔卸压注浆支护技术。理论分析表明:松软煤层巷道两帮极限平衡区范围较大,现有的锚杆锚索支护方式难以保证巷道的稳定。在煤巷两帮一定范围内注浆能够再造承载层,提高两帮煤体的强度。通过数值模拟对巷道围岩注浆前后的极限平衡区、位移量和应力分布进行对比分析表明,松软破碎煤体两帮深孔注浆可以再造承载层,有效地控制巷道变形,提高巷道的整体稳定性。     

煤矿巷道顶板锚索受力特征与分区锚固机理

锚索是煤矿巷道围岩控制的主要支护材料,随着开采深度增加,巷道围岩应力环境恶化,顶板锚索破断问题较为突出,极易引发冒顶事故,严重影响生产安全。为解决煤矿巷道顶板锚索破断率高,层状顶板难以实现稳定控制等难题,综合采用数值模拟、理论分析和现场试验等方法,研究了巷道顶板不同区域锚索的真实受力特征和长短锚索对顶板的支护效应,分析了不同区域锚索对顶板的锚固机理。研究结果表明：布置在顶板不同区域的锚索受力具有显著的差异性,锚索在下位顶板岩层中受力较为复杂,同时承受拉伸荷载和剪切荷载,越靠近顶板中部其受到的轴向拉力越大,而越靠近巷帮其受到的横向剪切荷载越显著;提高锚索的预紧力有利于实现顶板的稳定控制,使锚索受力趋于均匀,减小有害受力;锚索的长度增加有利于扩大顶板的支护范围,但短锚索对其锚固范围内围岩的支护刚度优于长锚索;巷道顶板在横向可分为三区,即一个中心区和两个肩角区,长锚索优先布置在中心区,主控顶板的挠曲离层,短锚索布置在肩角区,主控顶板的层间剪切错动;巷道顶板在竖向可分为三层,即非稳定层、亚稳定层和稳定层;基于顶板锚索分区锚固机理,提出了以长短锚索为主导的多层次支护技术,并在现场取得了良好的工程...     

高应力复合顶大断面煤巷支护参数优化研究

为解决高应力复合顶板工作面巷道支护维护难的问题,通过现场调查,对已有巷道围岩破坏原因进行分析,得出原有巷道支护方式和参数不具有针对性。结合巷道断面和顶板岩性相变大的特征及巷道破坏特点,通过调整巷道两帮支护的锚杆间距,增加了支护密度,根据复合顶板岩性不同,将顶板支护分为4种方案,分别布置具有针对性的锚索补强支护,同时增大了锚索直径,强化了锚索支护作用。采用FLAC数值模拟软件对巷道在优化支护方案下的应力分布和变形特征进行模拟分析,巷道变形量减少,整体稳定,验证了支护优化方案的合理性。经工程实践和支护效果观测表明,巷道顶板下沉量最大为137 mm,两帮移近量最大为365 mm,顶板深部最大观测离层值为14 mm,保证了巷道稳定性,达到了预期目标。     

深部特厚松软煤层巷道支护控制

针对深部特厚煤层巷道地应力高、煤体承载能力弱、顶板下沉量大、两帮收敛严重等特点,以新巨龙煤矿2304N特厚煤层巷道为工程背景,运用现场调研和数值模拟相结合的方法,观测破坏关键位置,分析巷道变形原因,得出量化指标;采用理论计算与数值模拟相结合的方法,研究支护参数对其巷道控制影响规律,提出有针对性的控制方案。采用预应力锚杆、金属网和钢带在围岩内形成加固区,改变围岩受力状态;使用长锚索和锚索梁锚固巷道顶板,控制顶板下沉;在顶角和两帮打设锚索,提高围岩抗剪切能力,控制两帮变形。通过上述"锚带网索联合支护"方案的现场实施,经现场监测和钻孔窥视验证了支护方案的有效性。     

松软煤层巷帮变形特征及围岩稳定性研究

为研究松软煤层巷道变形特征及支护失效原因,以义能煤矿1304工作面回采巷道两帮大变形为例,通过室内实验、理论分析及现场窥探,分析两帮变形严重的原因。结果表明:高应力作用下,两帮煤层松软、受力不均匀,松动圈范围较大,表面变形表现出"两帮移近量顶板下沉量底鼓量"的特点。考虑顶板对两帮的影响,建立巷道自稳平衡力学模型,基于锚固承载层机理提出"两帮加强锚索+钢筋网+W钢带"的支护方案。数值模拟及现场监测表明,顶板及两帮位移变化量明显变小,松软煤层两帮大变形的问题也进一步得到了解决。此方案能够有效维持巷道稳定,保证施工安全进行。     

特厚顶煤单双夹矸层巷道开挖围岩变形破坏特征研究

针对特厚顶煤巷道开挖掘进时,单双夹矸层巷道围岩变形破坏特征不明晰的问题,以山西某矿13103工作面进回风巷道为工程背景,运用数值模拟的方法对巷道开挖过程中围岩变形破坏特征进行研究。研究结果表明,应力集中于巷道顶角上部并呈椭圆状分布,顶板最大下沉量出现在巷道中部且随掘进长度呈指数增长;单夹矸层巷道相比双夹矸层巷道应力集中幅度更高,应变更大,顶板破碎更严重。通过对单夹矸层巷道部分锚杆锚索倾斜打设并加长锚索后巷道变形控制效果显著提升,围岩强度得到明显增强,能够保证巷道稳定。     

采前加固锚索断裂原因分析及防范措施

针对潘三矿1632(3)工作面运输巷发生的一起锚索断裂导致死亡事故,结合工作面开采布局、巷道支护方案和工作面回采前加强支护措施,总结并分析了断锚处巷道矿压显现特征。通过分析相邻工作面回采后侧向支承压力的影响范围,两帮支护对巷道围岩稳定的作用及巷道顶板的运动对锚索的破坏机理,找出了锚索断裂的原因:该工作面运输巷布置位置设计不合理,巷道布置于上一工作面回采引起的侧向应力集中区;两帮未能采取有效的支护措施,尤其是支护刚度严重不足,在工作面超前支承压力的影响下,帮部锚杆未能发挥应有的效能,增加了巷道顶板跨度,加剧了顶板离层;顶板运动形成对锚索的拉力及剪切力共同作用致使其破断。最后,提出了防范回采工作面巷道顶板锚索破断的保障措施:开采布局保障、设计底线保障、技术保障和组织保障,为类似工程条件下回采巷道的开采设计、使用和维护提供了参考。     

斜顶软煤回采巷道围岩再造承载层控制机理研究

基于对倾斜煤层回采巷道断面形状、布置方式及失稳机制分析,进行了斜顶巷道基本支护力学计算,建立了斜顶巷道围岩再造承载层力学模型,确定了斜顶巷道再造承载层围岩稳定性影响因素,提出了斜顶巷道围岩再造承载层控制原则与控制技术,最后进行了数值模拟与现场试验。结果表明:倾斜煤层沿顶回采巷道顶煤体积减小,岩层顶板裸露,表层压力减小,但拱脚局部压力增大与松软煤体承载力降低易导致围岩失稳;斜顶巷道失稳分为两帮挤压流动失稳和顶板压缩错动失稳2种形式,两帮再造承载层位置越高、深度越长及顶板倾角越大,巷道围岩越稳定;斜顶巷道围岩再造承载层控制原则为基本支护控制浅部围岩、特殊锚杆锚固软弱煤体与再造承载层体强化的三体协同,采用设计三体协同支护方案后,顶板及两帮变形量受控,支护效果显著。     

宏泰煤矿回采巷道支护方案优化的FLAC~(3D)数值模拟分析

宏泰煤矿26B~#煤层回采巷道原采用的支护方案为顶板布置2排φ18 mm螺纹钢锚杆,锚杆长度为1.6 m,间排距为1 m,巷道底板和两帮不支护。经现场调查分析,在矿山压力作用下,巷道顶板上方出现了裂隙和离层现象,并且巷道顶底板移近量明显。为确保巷道稳定,对原支护方案进行了优化,即对巷道顶板较完整的区域采用螺纹钢锚杆进行支护,对顶板较破碎的区域采用锚索支护。为有效确定巷道顶板锚杆、锚索的布置形式及相关支护参数,采用FLAC~(3D)软件构建了数值模型,分别进行了围岩位移场、围岩应力场以及围岩塑性区的数值模拟分析。结合数值模拟结果确定的优化支护方案为:巷道顶板布置3排锚杆,锚杆长度1.8 m,间排距为0.8 m;当巷道顶板较破碎时,顶板布置2排锚杆和1排锚索,锚杆锚索的间排距均为0.8 m,锚索长度视巷道围岩稳定性情况而定。该方案可供类似矿山回采巷道有效支护提供可靠依据。     

大采高双次动压影响软煤巷道耦合让均压支护技术

为了解决松软煤层动压巷道围岩控制的难题,基于长平煤矿4314工作面工程地质条件,采用耦合让均压支护理念,对锚杆支护中支护体与围岩之间的相互作用关系进行研究,提出了松软煤层动压巷道支护关键点。工业性试验结果表明:采用蛇形结构锚杆、鸟窝结构锚索和让均压环后,煤帮锚固效果得到有效改善,锚杆、锚索在服务期间受力均匀;巷道两帮采用非对称设计,优化巷帮锚索布置方式和支护强度,改善煤体侧巷帮锚索对回采影响;巷道受大采高工作面两次动压影响后,巷两帮最大移近量为575mm,顶板最大下沉量为155mm,巷道服务期间围岩变形得到有效控制。     

极松散煤层全煤巷道顶板全锚索支护技术的应用

介绍了巷道顶板全锚索支护技术，利用锚索预应力大的特点，在松散煤体顶板上，长短锚索配合W钢带和金属网，作为永久支护，成功解决了阳煤集团五矿多年来的巷道支护难题。     

软煤层易泥化底板巷道高强锚杆支护技术及应用

针对晋平煤矿10#煤两帮煤体软弱、底板含有铝土质泥岩强度低且遇水泥化和顶板存在纵向裂隙的情况,采用理论分析和工程类比的方法,提出了两帮强度强化、保持顶板完整性、阻止顶板离层和底板控水的综合支护原则,并据此给出了巷道支护参数,确定巷道采用高强锚杆、锚索联合支护技术。井下实践表明,巷道变形于掘进20 d后趋于平稳,且以两帮变形和底鼓为主,但巷道变形量总体很小,围岩控制效果良好。     

综放大断面厚煤顶巷道围岩失稳及高延伸率锚索控制技术

综放大断面厚煤顶巷道顶板煤体较为松软破碎,在地质复杂地段容易出现离层膨胀,产生较大松动变形压力,导致锚索拉断甚至引发严重冒顶事故。针对8203综放工作面区段运输平巷顶板掘进期间发生的冒落失稳问题,对巷道顶板变形破坏特征分析,认为顶板岩层冒落失稳的主要原因是煤体松软和锚索延伸率不足。在工程实践中,通过调整锚索支护参数以保证顶板支护结构的完整性和抵抗强度,取得了良好的效果。     

伏岩煤业3206工作面厚层软弱顶板巷道围岩控制技术

为保障伏岩煤业3206工作面厚层软弱顶板巷道围岩的稳定,采用UDEC数值模拟软件分析了巷道围岩裂隙发育规律及塑性区的分布特征,基于数值模拟结果,结合巷道围岩的具体特征,确定了顶板采用高密度长锚索加固,帮部采用短锚索加固,帮角采用单体加强锚杆的支护方案。现场应用表明,采用该支护方案后,在掘进期间,巷道顶底板相对移近量为142 mm,两帮相对移近量为133 mm,保障了厚层软弱顶板巷道围岩的稳定。     

寸草塔二矿31102辅运顺槽冒顶处理方案

寸草塔二矿31102辅运顺槽12联巷突然矿压显现强烈,造成巷道顶板冒落,破坏的巷道需进行重新支护。采用密集锚索支护和巷道喷浆,保证巷道顶板稳定;通过FLAC3D数值模拟软件对巷道支护进行模拟,结果显示:巷道顶板下沉量和两帮移近量均较小,且巷道两帮水平应力为负,说明巷道表面的煤不受拉应力,不存在继续片帮、冒顶的倾向。     

大断面煤巷围岩变形特征及支护技术研究

针对五阳煤矿7810大断面运输巷采用沿顶掘进方式,采用FLAC3D数值模拟软件建立了沿顶掘进巷道开挖模型,研究了巷道围岩的变形特征.结果 表明,煤层巷道沿顶掘进时,两帮变形量＞底板变形量＞顶板变形量,巷道进行支护时,可适当减少顶板支护强度.依据研究结果,提出采用"2-2"迈步式布置顶板锚索,并增大锚索间距.现场应用结果显示,顶底板最大移进量为35 mm,两帮最大移进量为24 mm,均小于40mm,巷道围岩稳定,支护效果较好,为类似地质条件下的巷道支护提供借鉴.     

锦界矿回采巷道围岩破坏特征及控制技术研究

根据锦界矿的地质条件,采用现场观测和数值模拟的方法,分析了原支护方式下回采巷道围岩破坏特征,顶板岩层稳定跨距分析结果表明顶板第2层岩层为稳定岩层。增大锚杆、锚索的支护密度后,试验巷道两帮最大移近量和顶板最大下沉量分别为318、205 mm,工程应用效果较好,可为类似条件下的巷道支护提供参考。     

大断面松软煤帮巷道稳定性分析及控制研究

为了研究大断面高帮巷道的破坏机理,并有效保证大断面高帮巷道的整体稳定,以赵庄煤矿53101巷道为工程背景,使用FLAC3D数值模拟软件,对不同埋深和侧压系数情况下巷道顶板、两帮的垂直应力以及巷道围岩塑性区分布情况进行研究。针对53101巷道断面大、煤帮松软的特点,结合数值模拟得出的分析规律,提出巷道顶板全锚索支护、两帮锚网索支护的支护方案。支护后的现场监测数据表明,该支护方案有效地控制了巷道的片帮和冒顶破坏,对巷道的整体稳定起到了良好的控制作用。     

厚层复合顶板煤巷锚杆支护技术研究

为了解决顾北矿1312(1)综采面厚层复合富水顶板条件下巷道锚杆支护难题,根据煤巷锚杆支护围岩控制机理,锚杆支护巷道的围岩强度强化理论,高预应力、高强及超高强锚杆与锚索支护技术,提出了厚层复合富水巷道锚杆支护方案。工程实践表明,顶板和两帮采用2.5 m长高预应力、高强锚杆,顶板采用6.2 m锚索配合槽钢组成锚索梁结构支护,充分调动深部围岩承载能力,主动控制巷道围岩并形成稳定的承载结构,缩小了围岩塑性流动区的范围,达到了预期的支护效果。     

车集煤矿2611工作面煤巷片帮机理分析与控制技术研究

为有效解决2611工作面上巷在掘进过程中两帮煤体片帮严重的问题,通过对煤巷片帮机理分析,对顶板锚杆不同支护参数下巷道两帮变形情况的数值模拟研究,结合工作面条件对2611工作面上巷的支护方案进行优化。巷道采用优化后的支护方案后,两帮的最大移近量为170mm,无片帮情况出现,有效地控制了巷道两帮的变形,保证了巷道围岩的稳定。