软岩破碎巷道大刚度二次支护稳定原理

从组成岩体的宏观和微观力学性质角度出发，分析了软岩、破碎巷道实施锚网喷二次支护后仍然破坏的原因和影响因素，应用软岩巷道支护理论，提出了一次锚网喷支护和二次料石碹支护的力学模型，分析了各自的力学特点，得出了锚喷网一次支护和大刚度高强度料石碹二次支护的支护方式，破碎、软岩巷道支护稳定原理为：一次支护让压，围岩体受力达到较低变形速率下的力学平衡，充分发挥围岩承载力，大刚度二次支护，减少巷道岩体偏应力，使巷道围岩切向应力相对降低，径向应力相对升高，促进围岩应力向稳定应力状态转化，优化了软岩巷道支护参数.通过在程村矿的软岩、破碎巷道采用二次支护实践，取得了良好的支护效果.     

水岩耦合作用下软岩巷道最佳二次支护时间研究

基于水岩耦合作用规律和软岩巷道工程支护原理,分析了软岩巷道支护过程中围岩应力与强度演化过程,利用数值模拟的方法,优化了围岩支护参数,确定了最佳二次支护时间。数值模拟结果应用于古山煤矿,对古山煤矿水岩耦合作用下的软岩巷道在最佳二次支护时间段内进行锚杆+锚索的喷锚支护。试验巷道顶板最大下沉量为12.5cm,两帮最大收敛量为20.4cm,巷道围岩得到了很好的控制。     

软岩巷道二次合理支护时间的确定

针对软岩巷道围岩破坏性强、难支护的特性,提出了软岩巷道二次合理支护时间的确定方法,用于指导工程实践。从岩石应力-应变关系、蠕变过程、长期强度和能量耗散的角度进行软岩巷道的流变破坏机理分析。采用圆形断面巷道及西原模型,结合弹性力学基本解与西原模型本构关系,引入损伤变量,应用拉普拉斯变换及逆变换,并求导得到围岩变形速率方程。通过蠕变试验结合最小二乘法拟合或者位移反分析法求出蠕变参数,进而确定软岩巷道围岩二次合理支护时间,对于地下支护理论设计具有一定的指导意义。     

构造应力区软岩巷道围岩变形与控制

构造应力区软岩巷道在原岩应力、工程应力、构造水平应力等作用下，围岩具有复杂变形力学机制，矿压显现为持续塑性变形破坏。通过建立围岩变形破坏的力学模型，对构造应力区软岩变形破坏特征、力学机制、应力转移过程模式进行理论研究分析计算，提出了支护控制准则，为软岩巷道控制提供了依据。     

构造应力区软岩巷道围岩变形与控制

构造应力区软岩巷道在原岩应力、工程应力、构造水平应力等作用下,围岩具有复杂变形力学机制,矿压显现为持续塑性变形破坏。通过建立围岩变形破坏的力学模型,对构造应力区软岩变形破坏特征、力学机制、应力转移过程模式进行理论研究分析计算,提出了支护控制准则,为软岩巷道控制提供了依据。     

深井软岩巷道围岩二次支护新技术

本文根据软岩工程支护的岩石力学原理，即支架与围岩共同作用原理，正确分析了深部软岩巷道的围岩变形机理。基于支架一围岩、变形－时间的时空关系，提出了适时采用锚喷二次支护新方法作为软岩巷道围岩控制技术核心，合理确定了二次支护的时间和参数，取得了理想的控制效果和经济效益。     

软岩巷道最佳二次支护时机研究

实践证明,在软岩巷道中,采用二次支护技术控制围岩变形是可行的,除了保证施工质量外,二次支护最关键的技术是掌握二次支护的最佳支护时间,也即一次支护后最佳卸压时间。以某矿中央泵房为工程背景,采用数值模拟分析不同支护时机对巷道支护效果的影响,并通过现场跟踪观察和实测,确定该巷道二次支护实施的最佳时间,以确保巷道支护效果。     

基于机器学习的高应力软岩巷道支护抗毁能力预测

为了避免传统预测方法在高应力软岩巷道支护抗毁能力预测时出现的问题,提出了基于机器学习的高应力软岩巷道支护抗毁能力预测方法;首先根据岩石物理力学性质,分析软岩强度特性,同时在支护构建模型支持下,分析软岩巷道围岩流变特性,由此研究高应力软岩巷道特性;然后依据软岩塑性变形机理,确定弹性区、塑性硬化区、塑性软化区和塑性流动区对应关系,并计算软岩周围岩层向临空区域运动的合力,由此确定最佳支护时间;最后使用机器学习方法将高应力软岩巷道支护结构简化为葫芦结构模型,并计算外界作用力大小,确定高应力软岩巷道支护结构质量参数矩阵。通过对比3种常规方法可知,该方法在3种不同破坏强度下预测精准度均较高。     

深井软岩巷道围岩二次支护新技术

本文根据软岩工程支护的岩石力学原理 ,即支架与围岩共同作用原理 ,正确分析了深部软岩巷道的围岩变形机理。基于支架一围岩、变形—时间的时空关系 ,提出了适时采用锚喷二次支护新方法作为软岩巷道围岩控制技术核心 ,合理确定了二次支护的时间和参数 ,取得了理想的控制效果和经济效益。     

构造应力作用下软岩巷道变形与控制研究

通过建立围岩变形破坏的力学模型，对构造应力区软岩变形破坏特征、力学机制、应力转移过程模式进行理论研究分析计算，提出了支护控制准则，为软岩巷道控制提供了依据。     

软岩巷道锚注支护智能设计专家系统及应用

软岩巷道锚注支护设计是一个涉及水文地质、工程地质、开采条件、岩石力学等诸多因素的复杂非线性难题。针对这一难题,将人工智能领域中专家系统技术与煤矿软岩巷道锚注支护领域专家理论研究成果、实践经验相结合,提出了软岩巷道锚注支护设计专家系统结构模型。基于软岩巷道锚注支护工程知识的特点,建立了软岩巷道围岩地质力学性质知识库、软岩巷道锚注支护设计工程案例知识库以及软岩巷道锚注支护设计专家知识库;同时,运用计算模式推理、BP神经网络推理以及产生式规则推理等3种推理策略,构建了锚注支护专家系统的核心推理机,实现了对软岩巷道锚注支护方案与参数的优化设计。将该专家系统应用于淮北矿区某矿井软岩巷道锚注支护设计中,显著地提高了软岩巷道锚注支护结构和参数选择的科学性与合理性,有效地维护了该软岩巷道围岩的稳定。     

煤矿深部软岩巷道松动圈测试及支护技术研究

为了确保巷道的稳定性,采用地质雷达对巷道围岩松动圈进行测定,根据底板、顶板和帮部测线的雷达探测图像,得到松动圈厚度特征值;然后采用FLAC数值模拟软件对深部软岩巷道支护技术进行研究,得到巷道最优的支护参数、巷道预留让压空间以及软岩巷道二次支护强度。研究为后期巷道支护参数的优化提供了技术支持。     

软岩巷道掘进支护方法研究

针对塘子凹矿区软岩巷道的变形破坏特征,提出了软岩巷道支护与加固的技术措施和施工方法.采用有限元软件对花岗岩中巷道掘进过程中围岩的应力、塑性区及安全率进行了模拟分析.模拟结果表明:锚杆长度为1.8m,间排距为0.75 m×l.0 m,喷射混凝土厚度为10 cm时,采用反拱形式浇灌底板是比较经济、合理的施工方案.该方法有效...     

富水弱胶结软岩巷道围岩变形破坏特征分析

弱胶结软岩巷道围岩稳定控制是煤矿安全生产需要解决的一个技术难题。为研究弱胶结软岩巷道围岩的变形破坏特征以及合理的支护技术,以色连二矿12307巷道为研究背景,考虑采空区积水下渗对弱胶结软岩强度的影响,采用FLAC^3D对“锚杆索网”以及“钢筋网+全锚索+混凝土地坪”两种支护方案下弱胶结软岩巷道的应力、变形、塑性区等分布特征进行了数值模拟分析。研究结果表明,常规“锚杆索网”联合支护下富水弱胶结软岩巷道很难维持自身的稳定,其围岩变形量以及破坏范围将随着巷道的向前开挖而持续增长,最终在顶板、底板、两帮出现的最大位移分别为630、410、155 mm,而塑性区深度则可达5.9、4.0、6.0 m。而“钢筋网+全锚索+混凝土地坪”联合支护下,富水弱胶结软岩巷道则在巷道开挖后会迅速保持稳定,并且其在顶板、底板、两帮出现的最大位移分别为37.0、31.2、9.8 mm,塑性区深度仅为2.0、1.5、1.1 m。应用表明,采用“钢筋网+全锚索+混凝土地坪”联合支护能够有效控制富水弱胶结砂质泥岩的泥化现象,有利于巷道的掘进与使用安全。     

弱胶结软岩巷道围岩应力与位移分布规律及支护技术

针对西部浅埋弱胶结软岩巷道的复杂地质条件,基于X射线衍射试验、电镜扫描、岩石力学物理试验与现场监测,揭示了西部浅埋弱胶结软岩巷道围岩变形破坏失稳机理。根据巷道围岩大变形破坏特征,建立了FLAC3D数值模型,模拟演化了弱胶结软岩巷道的围岩应力位移分布规律和塑性区范围,研究结果表明:弱胶结软岩巷道围岩最大主应力决定了巷道围岩的破坏深度,且随围岩深度近似呈"へ"形分布;巷道围岩不同方向深部变形s与巷道表面距离h呈负指数衰减变化的关系。通过对比分析,数值模拟塑性区范围和地质雷达探测松动圈厚度基本一致,从而为弱胶结软岩巷道围岩稳定性分析及支护加固方案设计提供了科学指导。最后针对弱胶结软岩巷道塑性区范围,提出了"锚网喷主动支护+36U型钢支架+全断面锚注"的联合支护技术,现场监测结果表明改进的支护方案可以有效控制巷道围岩变形及塑性区的扩展,保证了巷道的长期稳定及安全。     

软岩巷道破坏机理及支护方法研究

新疆镜儿泉铜镍矿的地质构造情况特殊,开挖的巷道必须穿越软弱破碎带。分析了软岩巷道破坏的原因及软弱结构破坏失稳性的机理,结合软岩巷道的支护特点与支护原则,以及现阶段矿山巷道施工的特点,提出了该类矿山软岩破碎带巷道的支护方案。     

保国铁矿软岩巷道支护方式的数值模拟研究

保国铁矿地下矿山软岩巷道围岩地质条件复杂,下盘围岩破碎,抗压强度低,遇水极易破碎、膨胀产生变形破坏,严重影响了矿山的开采和运输。为减缓该矿铁蛋山矿区地下开采过程中的巷道围岩变形破坏程度,提高地下工程的稳定性,保持矿山安全高效生产,对+35 m水平分段巷道进行变形监测,并采用FLAC3D软件进行数值计算,分析了保国铁矿软岩巷道在不同支护方案下,无底柱分段崩落法沿脉运输巷道围岩的位移与塑性区等情况。结果表明：在重点破坏区域采用多支护手段联合支护方案,可显著提高该矿软岩巷道围岩强度和承载能力,有效遏制动压软岩巷道破坏趋势。     

巷道顶板蝶叶塑性区穿透致冒机理与控制方法

针对高偏应力环境下层状顶板巷道冒顶事故频发、支护困难等问题,采用理论分析、数值模拟、现场探测和现场工程试验等综合研究方法,揭示了层状顶板巷道蝶叶塑性区的分布规律,阐明了蝶叶塑性区穿透分布致使巷道冒顶的力学机制,结果表明：蝶叶塑性区具有隔层穿透发育的特征,未发生塑性破坏岩层的存在不能阻断蝶叶塑性区在软弱岩层形成;顶板蝶叶塑性区穿透分布伴有强烈的变形压力,使软弱岩层塑性区下位未发生塑性破坏岩层受到持续巨大的“挤压”载荷,致使其发生断裂破坏,是巷道存在冒顶隐患的内在原因。据此提出了防止此类巷道冒顶的关键在于维护塑性区围岩稳定,需锚杆(索)长度大于塑性区边界,且具备可承受大变形而不破断的能力。基于以上研究,对神东保德矿81306二号回风巷进行了支护补强设计和试验,试验结果表明该支护对策能够有效维持巷道顶板稳定。