大直径锚索在动压巷道支护中的应用

巷道是井工煤矿开采的必要通道,其稳定、畅通、可靠是煤矿安全、高效开采的基础。针对保德煤矿动压巷道锚索普遍存在的破断问题,在明确工程背景及支护情况的基础上,分析了现场锚索破断原因及应对措施;介绍了大直径锚索的规格,并与原补强支护锚索效果进行对比。发现该新型材料可解决保德煤矿动压巷道所存在的问题,极大程度地减轻了顶板岩层错动,防止锚索在岩层面受到强烈剪切发生破断崩落,对巷道顶板围岩控制起到很好的效果。     

深部巷道锚索拉剪破断机理及防护技术研究

在深部复杂应力环境巷道支护工程中开始出现了不同程度的锚索破断弹射等问题，给锚索支护巷道可靠性和安全性带来重大系统性风险。采用数值模拟方法研究了巷道顶板围岩大变形特征以及支护体受力状态关系，巷中两侧锚索受拉剪复合应力显著，岩层层间错动是锚索软剪切破断的主要原因。建立了锚索拉剪复合作用下的弹性势能计算模型，计算得出了锚索自由段破断时瞬时弹射速度为296 m/s,且锚索破断载荷仅为391.1 kN,是沿空巷道等复杂应力环境巷道锚索易发生破断的根本原因。通过弹射吸能装置研发，形成了锚索破断弹射被动防护技术，是深部巷道锚索主被动综合防护技术体系的重要组成部分，选择朱集东煤矿1161(1)工作面轨道巷开展了井下工业试验，有效消除了锚索破断致灾威胁，显著提高了巷道支护安全性。     

锚索破断弹射机理与防护方案研究

采用锚索支护的巷道回采时,锚索受到顶板围岩层间错动产生的剪切力,以及围岩横向变形产生骤增的轴向拉力,使锚索发生破断。锚索轴向受拉破坏的危害远大于剪切破坏。锚索发生受拉破断后残余有相当大的势能,当破断部分未被煤岩体充分夹持,极易发生被拉断后弹射现象,严重威胁着矿井的安全生产。针对南耀小常煤业30211工作面出现的锚索破断弹射现象,进行锚索破断形式、机理及弹射机理研究,最终提出锚索破断弹射的防护方案。     

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...     

李雅庄矿复合顶板巷道锚索破断原因分析

李雅庄矿6122巷为复合顶板巷道,在掘进过程中出现了大面积的锚索破断现象,针对该情况进行了锚索力学性能测试、巷道顶板岩层窥视,同时结合巷道支护情况,最终确定该巷道锚索破断的原因为:锚索力学性能不稳定,部分锚索力学性能指标不符合行业标准要求;巷道顶板2.0 m位置有一处明显的离层,而顶锚杆长度为2 m,导致锚索在该位置受拉伸和剪切复合应力影响易破断。把锚杆长度改为2.4 m后,没有出现锚索破断现象,巷道支护效果有了明显改善。     

潘三矿1632(3)轨道巷断锚事故分析及防范措施

针对潘三矿1632(3)工作面轨道巷道发生的一起锚索断裂导致伤亡事故,结合工作面开采布局和巷道支护方案设计,总结并分析了断锚处巷道矿压显现特征。得出了该巷道锚索断裂的原因是在大地质构造和下伏工作面煤柱叠加作用下,断锚点附加应力和矿压显现异常突出;锚杆初始支护阻力低,未实现锚杆-锚索协同支护;安装锚索预拉张紧时,锁具夹片进入锚环深浅不一,导致锚索偏载;锚索长时间使用,易导致锚索锚具自锁能力不足,导致锚索退锚,局部钢绞线达到承载极限发生破断。最后,提出了防范回采工作面巷道顶板锚索破断的地质方面、设计方面、技术方面、时空方面、施工方面、安全管理6个方面的保障措施,为类似条件下回采巷道的开采布局、支护设计、使用和维护提供了参考。     

复合顶板巷道锚索的破断及其分析

在复合顶板巷道支护中,由于巷道地质条件复杂,矿压显现严重,随着地压和巷道断面的增大,普遍存在着大量的锚索破断问题。锚索破断后,巷道支护的稳定性与安全性受到威胁。根据复合顶板巷道的地质特点及矿压显现特征,现场调查并分析了锚索破断的状况及其原因,提出锚索应该在正确的工作方式下工作,以减少复合顶板巷道锚索的破断。     

深井厚煤层综放工作面顶板运动与沿空巷道围岩变形动态响应关系

针对深井厚煤层综放工作面沿空巷道围岩控制困难的问题，以新河煤矿5302工作面沿空巷道为研究对象，采用理论分析、现场实测、微震监测等手段研究了巷道变形和顶板运动的动态响应关系，重构了工作面顶板破断过程，分析了回采巷道变形特征，建立了回采巷道受力模型，确立了顶板破断与巷道变形的对应关系，得出以下主要结论：5302工作面顶板破断过程存在“大小周期”现象，顶板最大破断高度为70?m，高位岩层( 中位基本顶和高位基本顶 )的破断是沿空巷道变形加剧的主要原因；在顶板初次破断周期内，巷道围岩变形随着顶板破断高度的增加而持续增加，在周期破断过程中，巷道围岩变形不会持续增加，而是在一个范围内周期性地上下波动；高位岩层破断致使两帮移近量和顶板下沉量达到峰值，但两帮和顶板变形峰值响应的时机不同，两帮移近量峰值显现滞后于高位岩层破断位置，顶板下沉量峰值显现超前于高位岩层破断位置。研究揭示了深井厚煤层沿空巷道围岩变形与顶板岩层运动间的对应关 系，可为其围岩控制设计提供参考。     

中空注浆锚索破坏规律分析及关键技术性能优化

针对中空注浆锚索在高地应力软岩巷道支护过程出现的技术难题,深入探讨了中空注浆锚索的破坏机理,并对注浆锚索的承载性能进行优化,进而实现注浆与支护一体化,防止顶板事故发生。结合朱集煤矿现场调研,主要在锁具附近发生剪切破断及钢绞线与注浆体-锚固体界面发生剪切滑移而导致退锚现象等,注浆锚索破坏率达到83.4%。采用力学计算与FLAC3D数值模拟的方法分析了钢绞线与注浆浆界面的应力状态和破坏机理,得出了注浆锚索的应力公式及应力分布规律,通过模拟实验得到了注浆锚索在不同注浆效果下的应力演化特征、剪切滑移特征和极限位移量的演化特征,并提出了对注浆锚索的减压抗震装置及出浆孔位置优化的关键技术。结果表明,锚索破坏率降低至17.3%,巷道变形量得到有效控制,注浆效果得到显著改善。     

弱胶结软岩煤巷锚杆索-围岩变形协同控制方法研究

针对西部弱胶结软岩煤巷顶板支护易失效问题,在探究弱胶结泥岩物性组分及破坏力学特征基础上,分析弱胶结软岩巷道围岩破坏特征,揭示弱胶结软岩巷道顶板破坏失稳机理,提出弱胶结软岩高预紧力下锚杆-围岩变形协同机理,开发相应支护设计方法,并进行应用实践。结果表明:(1)弱胶结软岩黏土矿物含量高,微裂隙发育造成其强度小、黏聚力小、胶结性差、易碎胀,在低围压条件下就产生剪切滑移破坏,提高其等效黏聚力和围岩应力水平是提升其抗变形能力的最有效途径;(2)弱胶结泥岩特性、高水平应力及低锚杆(锚索)预紧力等因素综合作用下,弱胶结软岩顶板易发生整体性下沉,内部破裂严重,破裂范围最大达4.0 m,尤其是煤岩界面破裂剪胀使部分锚杆-锚索破断失效,加剧顶板破裂下沉;(3)锚杆支护作用体现在提高锚杆加固范围内岩层等效黏聚力,锚索支护则强调对其支护范围内岩层提供较强的支护应力,两者工作阻力越高支护效果越好;(4)高预紧力下锚杆与锚索联合支护时,锚杆、锚索变形与顶板变形下沉协同、相适应,且要最大程度发挥锚杆-锚索支护效能。现场应用表明,按照高预紧力锚杆-围岩形变协同支护后,弱胶结软岩巷道顶板控制效果好,达到设计预期,该方法为弱胶结软岩巷道支护提供参考。