软岩大变形巷道底臌破坏机制与支护技术研究

 随着资源开采由浅部向深部转移,如何有效地控制底臌成为深部软岩巷道支护中首要考虑的问题。针对国投新集刘庄煤矿围岩破坏严重、难支护的情况,结合刘庄煤矿制冷硐室所处的地质环境特点,在巷道围岩的物理力学特性、岩石矿物成分分析、现场地应力测量、现场大型真三轴流变试验的基础上,分析巷道底臌的主控因素,研究表明：本巷道底臌变形主要是由于软弱围岩在较高的水平构造应力作用下,产生明显的流变变形所致。在此基础上,对该巷道进行支护设计优化,提出一种由U型钢可压缩支架和泡沫混凝土填充结合预应力锚索的被动卸压与主动施压相结合的底臌变形控制方案,并通过数值方法验证该方案的合理性。     

底角锚杆在深部软岩巷道底臌控制中的机制 及应用研究

 底臌作为深部巷道围岩变形与破坏的主要方式,一直是煤矿深井开采及其他地下巷道工程中难以解决的问题之一,如何有效地控制底臌成为巷道支护中首要考虑的问题。通过多个试验巷道工程底臌控制措施的对比研究表明,底角锚杆技术对于控制底臌起到了积极的作用。运用三维数值模拟方法,研究底角锚杆在控制巷道底板变形中的力学过程,分析分步开挖下底角锚杆力学性能发挥的时间效应,从而提出底角锚杆控制底臌的工作机制。底角锚杆在控制底板变形中的作用,主要是通过成排置入底板的杆体,利用材料自身的抗弯刚度,切断底板基角部位的塑性滑移线,对于岩体结构为块状结构或块裂结构的深部软岩巷道支护工程,可以有效控制巷道底臌。同时,结合具体的深部巷道工程实例,针对巷道底臌的变形机制及变形特征,合理应用底角锚杆控制底臌技术,提出非对称设计方法,有效控制了底板变形,对于深部巷道底臌的控制及防治具有理论指导意义。     

软岩巷道底臌的治理

通过对软岩巷道底臌特征的总结分析,得出某矿软岩巷道底臌机理及主要影响因素,针对现场实际提出了加强帮、角的控制可控制底臌,通过现场施工证明,效果理想。     

基于软弱夹层损伤破坏模型的软岩巷道支护优化研究

 深部岩体巷道开挖中,软弱夹层的存在很大程度上影响地下工程的稳定性。针对矿山深部软岩中软弱夹层易破坏离层的特点,建立岩体软弱夹层指数形式的非线性离层损伤破坏模型,并采用大型有限元软件ABAQUS对刘庄煤矿深部含软弱夹层的泥岩巷道支护方案进行优化,针对巷道施工期间出现的底臌变形大及软弱夹层围岩变形失稳现象,提出采用预应力底锚索、反底拱及全封闭钢拱架支护措施,有效遏制了软弱夹层失稳破坏和底臌变形大的问题。研究成果为类似巷道工程支护提供有益借鉴。     

动压条件下采区硐室底臌机理及支护技术研究

结合东-B组轨道上山上部变电所底臌治理工程对采区硐室底臌诱发机理进行分析研究,采取新型网壳与U形钢联合支护的方案,从而解决了动压条件下硐室底臌的问题,达到了使硐室底板变形在允许范围内的效果。     

软岩巷道底臌治理控制机理

由于软岩巷道掘进或回采的影响,引起其围岩性质和应力状态发生了变化,使巷道顶底板向巷道内发生变形产生底臌。底臌导致巷道断面缩小,阻碍运输和人员行走,妨碍通风,许多矿井不得不投入大量人力、物力做一些临时处理工作。底臌严重的矿井,往往造成整个巷道报废,严重影响了矿山的生产和安全。为了更好预防底臌的产生,必须要对底臌治理控制机理进分析,本文主要从应力削弱原理和承载拱原理进行研究。     

朱仙庄矿底臌治理的监测及效果评价

介于朱仙庄矿Ⅱ857行人联巷特定的底臌情形及其所处地质条件的情况,分析后采用三维格构式的钢筋网架混凝土反拱衬砌来作为该巷道底臌的支护方式。本文就采用该支护方式的Ⅱ857行人联巷进行监测研究,结果表明支护效果达到预期效果,降低了巷道修复费用[1]。     

朱集西煤矿软岩硐室底臌治理技术

结合朱集西煤矿副井南等候硐室底臌的实际情况,提出了软岩硐室锚注加固的修复方案;经过为期两个月的工程现场监测,分析结果表明此治理方案能有效加固软弱破碎的岩巷。     

济宁2#煤深部回采巷道变形破坏规律及对策研究

 随着深部地质环境的不断恶化,深部资源开采中重大灾害事故增多,巷道支护出现冒顶、底臌、顶板下沉等破坏现象。以济宁2#煤矿九采区93上06回采巷道为研究对象,通过数值模拟手段再现变形破坏过程,分别对顶板下沉、底臌变形、轴向楔体破坏和沿结构面冒顶4种变形破坏规律进行分析。针对破坏特征,提出巷道支护的优化方案。工程实践表明,通过改变巷道的断面形式、挖掉直接底泥岩和打底角锚杆可以有效地控制巷道的底臌,调整支护参数可以有效控制巷道的顶沉和冒顶。     

茂名矿区巷道底臌实测与分析

通过茂名矿区软岩巷道底臌变形实测结果的分析，说明巷道底胶变形受两帮围岩下沉的影响。茂名矿区的底胶变形由两帮岩柱传递顶板压力开始，在挤压底板的同时和岩帮一起下沉，底板受严重压缩变形后破裂并臌起。提出了用实测参数估计底臌变形各分量的方法，估算结果和实际很接近。并根据底臌变形过程提出了防治底胶的基本原则，这些原则在治理茂名软岩巷道底臌中得到证实。     

Field investigations of high stress soft surrounding rocks and deformation control

Field investigations of high stress soft rock deformations show that the high stress soft rock roadway can slide with large deformation. Severe extrusion and floor heave can also be subsequently observed. The supported roadway can be locally damaged or completely fail, where the floor has a large deformation and/or is seriously damaged. The factors inducing large deformation of surrounding rocks in deep roadway are rock strengths, structure face cutting types, stress states, stress release, support patterns,and construction methods. Based on the deformation characteristics of high stress soft rock roadway, a comprehensive support scheme is proposed. The overall support technology of "step-by-step and joint,hierarchical reinforcement" for roadway is presented, and the anchor cable and bolt parameters to check the design methods are also given. Finally, the proposed comprehensive support method "bolt t metal mesh t U-steel arch t shortcrete t grouting and cable" is used in the extension section of east main haulage roadway at 850 m level of Qujiang coal mine. The 173-day monitoring results show that the average convergence of sidewalls reaches 208 mm, and the average relative convergence of roof and floor reaches 448 mm, suggesting that this kind of support technology for controlling large deformation of high stress soft surrounding rock roadway is effective.     

不同围压下软岩巷道全长锚固支护优化研究

以淮南矿区丁集矿西三采区地质条件为背景,采用FLAC 3 D计算软件对深井软岩巷道全长锚固支护条件下围岩稳定性进行模拟计算,获得不同围岩应力和支护强度作用下巷道围岩稳定性影响规律.得知,随着围岩应力环境增大,巷道顶帮下沉量和底板底鼓量增大,巷道顶底板变形位围岩移量变化趋势与巷道两帮变形趋势基本一致,在10 MPa围岩环...     

新疆中生代复合型软岩大变形控制技术及其应用

 针对新疆沙吉海矿区中生代复合型软岩产生的顶板离层冒落、侧墙鼓出、底板鼓起等非线性大变形破坏现象,综合应用现场工程地质调查、理论分析、数值计算、物化分析、软岩水理作用测试、现场测试等手段和方法,深入分析本区中生代复合型软岩巷道围岩的分子膨胀+岩体结构面错动+开挖扰动的复合破坏机制,提出以恒阻大变形锚网索耦合支护为核心的主动支护技术体系。通过恒阻装置充分释放围岩膨胀能和塑性能,减小支护荷载及高应力集中,同时借助高阻性能抑制过大有害变形,合理控制围岩塑性圈;然后通过锚网索二次耦合支护消除围岩塑性大变形、层间软弱结构面的错动引起的围岩–支护之间的变形不协调,并采用注浆锚管控制底鼓大变形,最终形成围岩–支护结构协同承载体系。基于非线性大变形力学设计方法及数值分析,进行施工过程设计及参数设计。工程实践表明,该技术得到成功应用,保证了巷道的稳定。     

平顶山矿区深部大规模松软围岩巷道支护技术

针对平顶山矿区深部大规模松软围岩稳定性控制问题，以典型大规模松软围岩巷道为研究对象，研究确定其围岩的赋存条件，采用离散元方法模拟巷道围岩的变形破坏过程，揭示其破坏机制，提出相应的支护对策，结合深部巷道围岩稳定性控制理论拟定支护的总体思路，确定具体支护方案，研发围岩巷道的抗折抗裂喷层技术及深部巷道底臌治理技术。研究结果表明：围岩承受的高地应力与其自身低强度之间的矛盾是造成深部大规模松软围岩巷道失稳的主要原因；巷道首先在拱顶、底板中央区及两侧边墙受张拉破坏，拱肩及两侧底角受剪破坏，破坏区范围逐渐向深部扩展直至失稳。现场实测数据表明：在方案实施2个月后，锚杆、锚索受力在较高值趋于恒定，充分发挥了支护作用；水平收敛、拱顶下沉和底板臌起趋于稳定，大规模松软巷道围岩稳定性得到有效控制。     

Deformational behaviour of roadways in soft rocks in underground coal mines and principles for stability control

Following a brief introduction to the nature of a roadway excavated in soft rocks in underground coal mines, six characteristics featuring its deformational behaviour are formulated and illustrated extensively with data collected over decades. The characteristics are: (1) a high rate of rapid deformation in response to ground pressure redistribution; (2) evident rheological deformation; (3) high sensitivity to stress changes; (4) high sensitivity to water invasion; (5) deformation occurring in all directions of the roadway cross section; and (6) a predominant floor heave component in the roof-to-floor convergence. In view of the nature of an underground roadway located in soft strata, principles for controlling the roadway stability both effectively and economically for the whole service life span are specified. A case study is also presented in order to demonstrate the application of the outlined principles for the stability control of roadways excavated in such soft rocks using a multiple support system with joints.     

软岩巷道支护方式优化的神经网络模型

根据软岩的力学及物理性质 ,分析了软岩巷道稳定性的影响因素 ,在此基础上应用神经网络理论建立了软岩巷道支护方式优化及巷道变形预测模型。模型在梅田矿务局的应用表明 :它能合理选择软岩巷道的支护方式 ,比较准确地预测巷道两帮和顶底板移近量 ;采用改进型BP算法 ,增加了网络的学习速度 ,加快了网络的收敛 ,提高了模型的精度。