膨胀岩变形机理与注浆强化技术

采用膨胀岩微观吸水及水理特征试验、浸水前后应力一应变关系与变形模量力学试验，分析膨胀岩微观水理作用特征，通过围岩本构关系理论分析，研究膨胀岩巷道受工程应力引起的变形、扩容、膨胀现象．研究结果表明：黏土矿物比表面积数值巨大，在水理作用下形成强结合水层，是引起围岩吸水膨胀的主要原因；巷道受工程应力引起的岩体破坏、扩容、膨胀是巷道持续变形的主要原因．研制了降低黏粒扩散水层厚度的“施工水”进行施工，并提出了控制“围岩吸水膨胀”和注浆围岩强化控制“应力扩容膨胀”对策方法．研究成果可以控制巷道的强烈变形，保证巷道的稳定，具有显著的技术经济效益。     

膨胀岩变形机理与注浆强化技术

采用膨胀岩微观吸水及水理特征试验、浸水前后应力-应变关系与变形模量力学试验,分析膨胀岩微观水理作用特征,通过围岩本构关系理论分析,研究膨胀岩巷道受工程应力引起的变形、扩容、膨胀现象.研究结果表明黏土矿物比表面积数值巨大,在水理作用下形成强结合水层,是引起围岩吸水膨胀的主要原因;巷道受工程应力引起的岩体破坏、扩容、膨胀是巷道持续变形的主要原因.研制了降低黏粒扩散水层厚度的 "施工水"进行施工,并提出了控制 "围岩吸水膨胀"和注浆围岩强化控制"应力扩容膨胀"对策方法.研究成果可以控制巷道的强烈变形,保证巷道的稳定,具有显著的技术经济效益.     

开滦膨胀软岩巷道变形机理及控制对策

针对开滦矿区深部高应力下膨胀性泥质软岩巷道变形失稳的工程问题，应用X衍射、扫描电镜、单轴和常规三轴抗压试验等方法，测试分析了典型区域巷道膨胀性软岩的矿物成分、微观结构和物理力学特性，发现微观裂隙发育是围岩易吸水膨胀的主要原因，不同围压下主导围岩失稳的方式有拉破坏和剪破坏两种，采用传统锚固和架棚的支护方式不能有效发挥支护的承载效能，提出的多层次锚固注浆和底角卸压方案可将让压、支护和围岩改性协同起来，在高应力水解膨胀软岩中取得了较好的支护效果，为同类巷道的安全支护提供了范例和借鉴。     

急倾斜层状岩体巷道顶板膨胀型浆体注浆支护效果研究

为分析急倾斜层状岩体巷道顶板注浆后的支护效果,采用ABAQUS软件分别建立其顶板层理面普通型浆体注浆和膨胀型浆体注浆加固以及未注浆的数值分析模型,对比分析了不同注浆条件下巷道顶板的位移、应力与塑性应变的变化特征。开展了急倾斜层状岩体巷道顶板注浆相似模拟试验,在相似模型中设置了与数值模拟对应的位移与应力监测点,对比分析了普通型浆体注浆和膨胀型浆体注浆后的顶板位移及应力变化特征,并结合相似模拟试验现象分析了膨胀型浆体的注浆加固机理。研究表明：普通型浆体注浆和膨胀型浆体注浆条件下的顶板垂直位移较未注浆分别平均减少了19.7%和30.2%,膨胀型浆体注浆较普通型浆体注浆的垂直应力平均降低了18.4%。相似模拟试验中,巷道顶板位移及内部应力变化规律与数值模拟相吻合,膨胀型浆体注浆后的顶板承载能力和抵抗变形能力更强,加载后较普通型注浆下的顶板位移与应力更小。研究结果进一步表明,膨胀型浆体对于急倾斜层状岩体巷道顶板注浆加固具有良好的支护效果。     

软岩巷道吸水膨胀变形量计算分析

为定量分析软岩吸水膨胀引起巷道围岩的变形量,基于湿度应力场理论和弹性变形理论,推导出了软岩巷道吸水膨胀变形量的计算公式;给出了公式中膨胀系数和含水率变化函数的确定方法;结合典型软岩工程--龙口北皂煤矿海域运输巷,在实验室内测试了运输巷围岩的水理性质;根据得出的水理参数,确定了运输巷的膨胀系数和含水率变化函数,代入计算公式得出了变形量的分布规律.     

湿度场对膨胀岩巷道围岩变形影响规律的研究

根据湿度应力场理论与温度应力场理论控制微分方程存在的类比关系，通过参数转换，将求解湿度应力场问题转化为求解温度应力场．并利用ANSYS大型有限元软件系统中的温度应力场分析功能，对不同含水率情况下，膨胀岩巷道遇水和地应力耦合作用问题进行了数值模拟．研究结果表明：随着膨胀岩含水率θ的增加，巷道顶板最大下沉量（Uy）max,底板底鼓变形量（uf）max,两帮移近量（ux）max均有明显的增加，其中底鼓变形最为剧烈；巷道围岩的应力随着含水率θ的增加而减少．但这并不表示巷道的稳定性得到改善，其原因是遇水作用后巷道围岩岩性软化、强度降低．研究结果可为巷道的支护设计提供了理论依据．     

软岩分类及软岩巷道支护方法

本文根据软弱岩体中起主要影响作用的因素将软弱岩体分为五种类型 :即软弱型、破碎型、软弱破碎型、高应力型和膨胀型 ,给出了相应的分类指标及其国际工程岩体分级标准中参数Q的对应值 ;并根据不同类型软岩巷道围岩变形定性规律、失稳规律确定出其支护原则和支护方案。     

过断层巷道修复技术研究与实践

针对东欢坨矿-230 m辅助回风大巷过断层段巷道围岩变形严重,影响矿井安全生产的不利局面,深入分析了该段巷道围岩变形机理。研究表明:该段巷道围岩碎裂现象严重,遇水膨胀软化,兼有工程软岩和地质软岩的特点,巷道围岩以破碎软岩大变形为主要特征。提出了超前注浆,高密锚喷联合支护的巷道修复技术,并利用数值模拟的方法进行了论证。工程检测表明,修复完成后巷道顶底及两帮收敛变形均低于210 mm,收敛速度均低于2 mm/d,巷道很快达到整体稳定,围岩变形得到了根本控制。     

“三高一大”高强锚注支护工艺优化与应用研究

深部软岩巷道围岩本身强度低，自承能力差，具有易风化、遇水膨胀等特性，且应力水平高、来压快，导致巷道开挖后极易松动破碎，变形严重且持续时间长，难以实现巷道长期稳定。高强锚注支护技术采用高强锚注支护材料、高强抗缩性注浆材料、高压注浆模式对大范围围岩进行注浆加固，提高初期支护强度，采用最优化注浆参数和工艺实现浆液的全扩散和强固结，强化支护体系与围岩力学联系，在巷道周围形成不同深度和厚度的组合加固拱结构，提高围岩的整体性和承载能力，有效控制塑性区的发展和变形，保证了巷道长期稳定性。现场工程试验表明，采用高强锚注支护巷道围岩变形较小，帮部和顶部稳定性较好，对确保矿山的安全高效回采具有重要的意义。     

深部软岩巷道底鼓机理与治理试验研究

为研究深部软岩巷道强烈底鼓发生机理及治理方法,以邯矿集团陶二煤矿扩大区南大巷底鼓问题为背景,分析了南大巷强烈底鼓特征及影响因素,提出了巷道底板锚索束+底板深浅注浆的治理方案,通过巷道原支护和底鼓治理方案相似模拟试验,对比分析了两方案在底板破坏和围岩应力分布特征。结果表明:高应力、岩石遇水膨胀、支护结构不合理等因素综合作用导致巷道发生强烈底鼓;浅部注浆使底板破碎岩体相互黏结形成整体,深部注浆填充深部裂隙岩体孔隙,锚索束将浅部注浆岩体和深部注浆岩体锚固在一起限制底板变形。现场底鼓治理试验表明:巷道底板变形在38~48 mm之间,治理后30 d巷道趋于稳定。该底鼓治理技术适用于深部大断面、永久巷道(硐室)底板加固。     

基于FLAC~(3D)的深埋膨胀性黄土隧道初期支护安全稳定性分析

为分析研究深埋膨胀性黄土隧道初期支护后的安全稳定性,依托埋深约为88m的小河沟黄土隧道工程深埋段,借助FLAC~(3D)软件,对设计变更前后的隧道开挖与支护进行了数值模拟,分析了围岩应力和变形、联合支护结构的变形及前方未开挖段的土体位移情况。结果表明,深埋膨胀性黄土隧道施工中,使用管棚外插超前小导管注浆进行超前支护,配合钢拱架和锚网喷联合支护结构,能够有效地提高围岩整体强度和自稳能力,承担围岩荷载,减小土体位移,提高施工安全性。     

超前小导管注浆对软岩隧道稳定性的影响

针对某圆形隧道工程,用FLAC3D有限差分软件对隧道施工中是否施做超前小导管注浆预加固围岩进行了数值模拟计算,得到2种情况下的软弱围岩位移场和塑性区分布情况。研究结果表明,施做超前小导管注浆预加固围岩对控制隧道围岩变形有较好的效果,在此隧道使用超前小导管注浆是安全的,为软弱围岩隧道工程安全施工提供了依据。     

中空注浆锚索、锚杆在地下工程预锚后注支护中的应用

针对目前各类矿山巷道、隧道、基坑等地下工程围岩及支护结构变形破坏后进行修复加固的情况,分析了工程破坏机理,提出了预锚后注支护技术。即在工程主体施工的同时,采用"中空注浆锚索+注浆锚杆+金属网+喷浆(混凝土)"支护;当围岩和支护结构产生变形破坏后,根据变形破坏情况,及时注浆加固。该项技术可避免锚索、锚杆支护的重复进行,技术经济效益良好,具有推广应用价值。     

高应力软岩巷道围岩控制技术研究

阐述了软岩巷道的变形形态及破坏机理,针对软岩巷道难以支护的特点,介绍了一套适合于深部软岩巷道围岩变形特点的支护体系,即在高强度、高预应力锚杆支护的基础上,对巷道关键部位及时实施高预应力锚索加强支护及对巷道围岩进行注浆加固,同时加强各环节支护效果的监测,并及时调整支护参数。     

赵庄煤业13102复用巷道注浆优化应用研究

针对巷道围岩破碎、锚杆失效严重的问题,以13102巷为工程背景,总结现有支护方案下巷道的破碎特征,分析围岩破碎严重的原因,提出控制巷道围岩的二次注浆方案,确定注浆参数。工程实践验证结果表明,二次注浆方案可有效控制巷道围岩的变形量和变形速率。     

8603工作面回采巷道支护方案优化及数值模拟

针对深部软岩巷道围岩变形量大,传统支护结构失效的问题,以煤峪口矿回采巷道为研究背景,综合应用数值模拟和工程实践对原支护方案下巷道破坏特征进行分析,提出采用中空注浆锚索进行补强支护,并采用FLAC3D分析了两种支护方案下巷道围岩的收敛量以及应力分布情况,得出了优化支护方案能够有效控制巷道围岩破碎程度,并通过工程实践得到验...     

深埋富水岩溶隧道帷幕注浆参数优化分析

深埋富水岩溶隧道在施工过程中经常会发生突水和涌泥,严重影响施工进度,甚至会发生严重事故,造成重大经济损失.对于深埋富水地区的隧道,如何有效控制涌水,保证围岩稳定,对工程建设的安全有着重要的影响.以成都至贵阳的应山岩隧道富水段为例进行了模拟研究,利用有限元软件ABAQUS对隧道帷幕注浆进行数值模拟分析,通过对数据进行分析...     

掘进巷道过断层破碎带围岩控制技术

为了保证巷道施工质量,提高围岩稳定性,保证煤矿后期安全稳定生产,在复杂条件下的31115材料巷施工过程中采取了“注浆+桁架锚索+锚棚”等联合控制措施,有效控制了工程巷道围岩变形,保证了巷道施工安全,取得了显著成效。     

破碎围岩巷道锚网索喷注耦合支护技术的研究与应用

深部软岩巷道具有非线性大变形特征,单一的支护方式难以控制。锚网喷注支护是具有锚网喷支护与注浆加固共同作用的一种耦合主动支护方式,可以改变围岩力学参数,提高围岩强度。文章结合鹤岗矿业集团兴安矿四水平中央石门返修的工程实践,分析了锚网喷注支护的工程特点。经理论分析和工程应用表明,锚网喷注支护显著提高了围岩的强度和承载能力,有效地控制了深部软岩巷道变形问题,是一种有效控制深部软岩巷道变形的支护形式。