基于内外承载结构的软岩巷道围岩控制技术研究

为解决采动影响下赵固二矿14030回风巷软岩巷道围岩变形显著问题,采用钻孔窥视仪探测了围岩变形破坏规律,针对采动软岩巷道围岩破坏特征提出了控制对策,提出了软岩巷道主动式围岩加固控制技术,针对巷道参数设计了注浆锚索加强支护方案,并通过现场监测验证围岩变形控制效果。研究结果表明：随着扰动程度加深,浅部围岩的松散破碎范围不断扩大,难以形成有效的承载结构,深部围岩离层裂隙发育高度进一步增高;以提升浅部围岩的承载能力为出发点,通过增强内承载结构的支护强度及围岩自身抗扰动能力,可发挥出内外承载结构和支护体共同的围岩变形控制作用;在锚索力学性能允许承受载荷范围内,适当提高预紧力及加长注浆锚索长度可改善巷道围岩变形控制效果。     

大断面软弱煤帮巷道注浆加固支护技术

为解决曙光煤矿轨道巷矿压显现剧烈、巷道变形严重等问题,通过优化合理的注浆参数,采用深、浅孔注浆与锚索联合方式对巷道软弱煤帮进行加固支护,对巷道稳定性进行了研究。研究结果表明:软弱煤帮注浆加固支护使巷道原来破碎的围岩形成一个整体,提高了围岩其自承载能力,减轻了巷道顶板承载压力;采用深浅孔相结合的注浆方式对浅部巷道围岩实现封闭,使锚索能在深部围岩产生了有效的拉力;采用对两帮注浆加固方式的巷道两帮移近量较一帮注浆方式降低约50%,较巷道原有支护方式,降低约85%,巷道围岩整体变形得到了有效控制。     

基于注浆加固原理控制集中煤巷支护强度研究

煤矿集中巷道受力状态复杂,围岩整体完整性较差,注浆加固是提高围岩整体承载能力的方法,而集中巷道浅部和深部裂隙有很大差别,对其注浆加固需要低压注浆与高压渗透注浆共同作用才能更为有效地充填裂隙。通过注浆加固工程及配合相应强度的支护结构,不仅有效发挥注浆加固的效果,同时提高破碎巷道围岩的整体性和承载能力。通过对注浆原理的深入分析,提出了控制集中煤巷支护强度的有效方法,并应用于新元煤矿井下现场,取得了显著效果,经过长时间的表面位移监测,巷道变形趋于稳定,解决了集中煤巷持续变形的问题。     

强烈动压影响巷道再造承载拱控制原理与试验研究

针对强烈动压造成巷道大变形、强破坏的技术难题,以贵州湾田煤矿1433车场为工程实例,从工程布局上分析巷道矿压显现特征,得出强烈采动影响和支护设计不合理是造成巷道围岩强破坏的主要原因。针对原支护中存在的技术缺陷,提出再造承载拱的巷道支护理念,并以普氏理论为基础对再造承载拱的厚度进行理论计算,得出巷道有效注浆范围为7.91 m,注浆加固后实施高强锚索支护,能在巷道围岩浅部形成一个稳定的承载结构,锚注加固区域之外的破碎区吸收巷道上部工作面采动应力,极大地降低对再造承载拱的破坏,有效保证巷道围岩稳定。工程实践表明:注浆后强烈动压造成的破碎围岩得到有效固结,有利于锚索预应力的扩散,高强预应力锚索支护后围岩的整体承载能力得到极大增强,巷道围岩变形量明显减小,表明再造承载拱加高预应力锚索支护方案对动压影响下巷道围岩控制有较好的效果。     

厚煤层临空煤巷注浆加固技术研究

针对5216临空煤巷围岩强度低、煤柱留设处于高应力区、回采期间变形严重的问题,采用浅部注浆和深部注浆锚索相结合的注浆加固方案,通过工业性试验,在原有锚杆(索)支护基础上进行注浆加固,有效控制巷道围岩变形。     

深部破碎围岩条件下立体交叉巷道超前治理技术研究及应用

随着浅部煤炭开采向深部煤炭开采转变,深部高应力环境下掘进工作面立体交叉点附近巷道围岩松散破碎难以支护的工程问题,成为影响巷道快速掘进和后期使用维护的难题,考虑巷道围岩裂隙的存在,采用注浆超前治理+中空注浆锚索锚注一体化支护技术,研究结果得出：破碎岩体中,端头锚固方式容易发生脱黏失效,锚索预紧力达不到设计要求,且无法通过黏锚力控制浅部围岩,随着锚固长度增加,锚固力显著增强,对浅部破碎围岩的控制效果也越好。基于上述研究,提出破碎围岩条件下过揭发巷道注浆超前治理+中空注浆锚索锚注一体化支护技术,经工业性试验,巷道变形得到有效控制。     

深井返修巷道动态支护技术研究

为了更好地解决深井高应力、破碎围岩巷道反复返修问题,基于巷道工程环境和变形破坏特征,提出了高强锚网喷支护配合锚索补强,适时采用注浆锚杆浅部注浆和注浆锚索深部注浆加固的动态支护方案,并给出了详细的技术参数。工业性试验表明,该支护方式能够限制巷道围岩的持续变形,提高围岩的整体性和承载能力,保证巷道围岩和支护结构长时间内的稳定。     

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。     

深井褶曲构造影响区松软破碎围岩综合加固技术研究

文中针对围岩破坏特征,提出了高预应力全锚索支护和滞后注浆综合加固技术。对已变形巷道进行维修后先采用预紧力全锚索配合钢筋网片支护控制围岩的进一步碎胀变形,再进行喷浆封闭,防止围岩风化同时为后期注浆创造有利条件。最后采用浅、深孔二次耦合注浆对围岩内部裂隙进行充填,增强围岩裂隙面的粘结强度和围岩完整性,提高锚索预应力往围岩深部的传递能力,从而提高支护承载结构的承载能力。通过现场试验表明:主运输大巷采用高预紧力全锚索和滞后注浆综合加固技术后,有效控制了主运输大巷变形,保证了巷道的使用安全。     

大埋深破碎围岩巷道变形控制技术

120801运输巷受埋深大、上覆11号煤层采动等多重因素影响,导致巷道围岩破碎、支护难度大。结合现场条件,提出采用中空注浆锚杆+高强柔性金属网+工字钢架棚组合支护方式控制围岩变形。在巷道顶板采用涨壳式终孔注浆锚杆并配合注浆,提升顶板岩体整体稳定性及承载能力,加强锚杆围岩控制效果;巷道顶板及巷帮均铺设TECCO高强度柔性金属网,给巷道壁较大的支护作用力;按照1 000 mm棚距架设钢棚,进一步提升护表强度。现场应用后,120801运输巷顶底板、两帮最大移近量分别为66 mm, 58 mm,锚杆、架棚等支护体系均未出现失效、变形等问题,巷道围岩变形量较小,实现了深部破碎围岩巷道变形的有效控制。     

厚松软破碎顶板煤巷注浆联合锚索支护技术

针对厚松软破碎顶板强度低、节理裂隙发育、遇水强度弱化及变形难以控制等问题,采用现场监测与数值模拟等方法,改进厚松软破碎顶板支护方式,提出"局部注浆+浅部围岩锚杆、锚索、金属网支护"的联合支护方案。数值模拟结果表明,围岩塑性区面积显著减小,锚杆、锚索发挥承载作用;现场试验表明,淋水区域的巷道顶板下沉量仅为107 mm,且围岩松动破碎范围大大减小。     

夹河矿深部煤巷围岩稳定性控制技术研究

为解决夹河矿深部开采时煤巷出现的围岩变形量大、支护体破坏严重等非线性大变形问题，采用现场工程调查、微观组构实验等手段，分析了巷道围岩破坏失稳主要是由于支护体与围岩在力学特性上的不耦合造成的。研究采用耦合支护非线性设计方法，得到锚网索耦合支护参数。现场试验表明，采用该设计方法进行锚网索耦合支护既能充分发挥锚网主动支护浅部围岩的能力，又能通过锚索调动深部围岩强度的支护能力，从而实现软岩巷道支护体与围岩在强度、刚度和结构上的耦合，发挥支护体与围岩共同承担荷载的作用，实现深部煤巷的稳定性．     

深部软岩巷道围岩支护技术研究

为有效解决深部软岩巷道围岩控制问题,针对信湖煤矿回风石门埋深大、应力高、围岩强度低的特点,在分析了信湖煤矿回风石门的围岩赋存条件、变形破坏特征以及原有支护方案已难以维持现掘巷道稳定的条件下,通过理论计算得到信湖煤矿回风石门围岩塑性区范围,从而提出了控制巷道围岩的基本理念：采用小承载体控制围岩破碎区的扩大,采用大承载体限制围岩塑性区的发展,2个承载结构共同维持巷道稳定,进而提出采用“混凝土喷射+注浆锚杆/锚索+普通锚杆/锚索”联合支护方案对新掘巷道进行支护,并结合FLAC^3D数值模拟及现场工业性试验对“混凝土喷射+注浆锚杆/锚索+普通锚杆/锚索”联合支护方案的合理性及可靠性进行验证。结果表明：信湖煤矿回风石门新掘巷道经“混凝土喷射+注浆锚杆/锚索+普通锚杆/锚索”联合支护方案支护后围岩表面变形趋于平稳,巷道顶板最大下沉量仅为36 mm,两帮移近量为67 mm,支护体与巷道围岩形成了稳定的复合承载结构,联合支护方案能够保持巷道的长期稳定,该联合支护方案可为其他类似深部软岩巷道支护提供一定参考。     

过断层巷道围岩破坏机制及支护优化

针对某深井煤矿采区泵房及变电所过断层巷道出现的顶板剧烈下沉、两帮内挤严重、底板鼓量大的现象,通过现场调研、数值模拟及现场监测,分析了原有支护方案下过断层巷道围岩变形破坏机制,提出采用高强锚杆+注浆锚索联合支护方案。结果表明:深部高地应力、断层局部应力集中及剪切滑移破坏、支护强度不足等是过断层巷道围岩变形破坏的主因;注浆锚索能够有效控制围岩破碎区范围,联合高强锚杆调动深部围岩形成稳定支撑结构。现场位移监测结果表明,优化支护方案后巷道过断层位置处不连续变形得到了较好的控制,整体变形量大幅度降低,改善了围岩应力水平。     

软岩巷道锚注索联合支护技术应用

以平煤股份二矿某软岩巷道变形失稳为研究对象,通过分析得出该巷道变形原因与围岩裂隙发育及支护强度有关,需要提高巷道破碎围岩的残余强度,同时加大一定范围内的支护力度,控制围岩变形;决定采用浅部高强锚杆、中部注浆、深部注浆锚索加固的三层组合拱联合支护结构对巷道进行维修,通过对维修后的巷道进行围岩变形监测,得出该支护方式有效地减少巷道围岩变形量,解决了该软岩巷道大变形失稳的问题。为该矿后续巷道支护以及相近条件下巷道的治理提供了借鉴。     

大断面破碎围岩巷道联合动态支护试验研究

通过巷道现场监测、松动范围探测、底板矿物成分测试等方法,分析了巷道围岩变形破坏的特点。针对该矿高应力极破碎软岩巷道提出了预留大变形量、初期支护采用带大变形组件的锚杆锚索与金属网柔性支护,后期采用先浅后深二次注浆加固支护,最后再对巷道表面喷射混凝土组成的动态联合支护,达到了释放围岩变形能和降低围岩应力、支护结构与被支护的围岩共同承载、形成了联合承载结构的目的,充分发挥了围岩的自身承载能力,有效地解决了顶底板与两帮持续变形最终破坏的难题。     

高强中空锚杆/索结构及全锚注技术研究

针对高应力、软岩、动压、裂隙节理破碎岩体及其复合型困难条件巷道围岩非连续、非协调大变形控制难题,提出了复杂困难条件巷道高强全锚注一体化控制理念,通过采用高强中空注浆锚杆、中空注浆锚索及高强护表构件全锚注支护,实现了锚杆索锚注一体化、全长锚固及围岩自承能力提质增强,最终形成巷道围岩"协同强力护表、叠加内拱、深外拱"多层次、梯次强化支承结构;试验表明:高强全锚注支护系统刚度提高5.8倍,抗剪强度提高0.5～0.8倍,在全国多个矿区沿空掘巷、高应力软岩煤巷等各种类型巷道应用效果良好,围岩变形破坏得到有效控制,提高了破碎煤岩体锚杆锚固力及锚固安全性与可靠性。     

中空注浆锚索在高地应力松软煤巷中的应用研究

高强度中空注浆锚索与高性能锚杆相结合的组合控制技术,能有效控制高地应力松软煤巷等该类巷道出现的巷道失稳问题.某矿3313综放工作面回风平巷在深部掘进时出现围岩变形量大、支护失效等问题,高地应力、围岩性质差和原始锚杆支护参数的不合理是导致巷道失稳的主要因素.针对该巷道特点,采用高预应力锚杆(索)支护条件下围岩适当让压、中空注浆锚索注浆以改善顶板大范围内围岩力学性质等技术,有效控制了围岩塑性区发育、提高了顶板围岩强度并改善了锚杆受力状态.现场工业性试验表明:与前期掘进巷道相比,围岩松动区缩小为1 m左右,顶板、底板及两帮的变形量分别下降了63.6%,53.3%和51.7%,高地应力松软煤巷的围岩变形得到了有效控制.     

深部留底煤回采巷道变形破坏及支护策略研究

为揭示深部留底煤回采巷道围岩变形破坏规律、提出有效支护策略，以青云煤矿020202工作面轨道巷为研究对象，通过建立深部巷道力学模型，引入无量纲形式的敏感度因子，研究埋深、围岩强度、采动应力和支护阻力对围岩变形破坏的影响规律，基于此提出新支护策略，并采用数值模拟和现场实测验证。研究结果表明：围岩表面位移量和塑性区半径各影响因素按影响程度排序为埋深>围岩强度>采动应力>支护阻力；“去底煤注浆加固+高预应力强力锚杆锚索及时支护”策略可有效抑制巷道围岩塑性区发育，使围岩变形量减少约50%,无需返修。研究成果可为深部留底煤巷道支护设计提供借鉴参考。     

高水平应力巷道连续“双壳”治理底臌实验研究

基于深井工程软岩巷道严重底臌这一状况,以河北陶二煤矿扩大区北大巷条件为工程背景,对连续"双壳"如何有效控制深井软岩巷道底臌进行了实验研究。通过现场地应力测量、解算,确定了巷道围岩应力状态,采用自行设计的双向加载试验台,进行深井软岩巷道不同侧压系数时底板围岩变形失稳特征的相似模拟实验,得到底板位移场变化规律及围岩应力分布状态。模拟实验结果表明:底板连续"双壳"加固巷道底臌量较原支护巷道平均减小53%;底板浅孔注浆(浅部壳体)提高岩体承载能力,深孔锚索束注浆(深部壳体)扩大岩体承载范围,浅深壳体共同承载、协同变形有效控制了底板围岩稳定。最后揭示了连续"双壳"治理底臌机理。