膨胀型浆体的膨胀材料若干问题研究进展

弱层理面急倾斜岩层内巷道顶板层状岩体易产生"顺层滑移"破坏,利用膨胀型浆体对弱层理面进行注浆,产生"先挤后黏"的注浆加固效果,提高顶板围岩的强度和完整性,能较好地解决这一问题.针对膨胀注浆加固支护技术,提出了膨胀型浆体概念,分析了膨胀型浆体的膨胀作用机理.如何选择膨胀材料是配制膨胀型浆体的关键问题.通过对各类膨胀型材料...     

基于预应力锚和自应力注的破碎围岩锚注加固应用研究

针对高应力巷道围岩锚注中注浆锚杆锚固力低和水泥基注浆材料自收缩造成控制效果不佳的问题,提出基于预应力锚和自应力注的破碎围岩锚注加固方法.以平煤十矿变电所巷道为工程背景,基于原支护方式失稳机理分析,探究裂隙岩体自应力浆液加固原理,研发新型高强预应力注浆锚杆系统,形成基于预应力锚和自应力注的破碎围岩锚注支护方案.通过浆岩界面SEM扫描、围岩钻孔窥视、锚杆索受力和围岩变形监测等方法综合评价该新型预应力锚注的工程应用效果.结果表明:通过高强预应力注浆锚杆的轴向约束应力与自应力浆液的膨胀应力使加固围岩处于准三维受力状态,实现了破碎围岩的强化与损伤修复;新型高强预应力注浆锚杆具有预应力大、预应力施加标准、锚固力高、杆体强度高等优点,能够对围岩提供高轴向约束;新型锚注加固后,注浆浆脉充填围岩裂隙,浆液结石体与岩体结合致密;注浆锚杆索受力稳定,巷道表面围岩最大位移为83 mm,说明通过新型预应力锚注加固方案实现了变电所巷道围岩稳定性控制.     

深部层状岩体巷道承载特性的物理模拟试验研究

为研究深部高应力条件下层状岩体巷道的承载特性及失稳机理,采用物理相似模拟试验方法,并借助高速摄像机、静态电阻应变仪、位移计等手段,研究了不同支护方式(无支护、锚杆支护、锚杆索支护)层状岩体巷道的变形破坏特征和应力演化规律;同时,从压力拱的角度分析了层状岩体巷道的成拱特性。研究结果表明:无支护条件下,巷道围岩变形破坏严重,顶板大面积垮落,呈现倒V型破坏区,无法形成有效的压力拱结构;采取锚杆支护和锚杆索支护后,巷道围岩应力状态得到改善,能够形成有效的压力拱,围岩变形量减小。研究成果为类似地质条件巷道支护设计提供了依据。     

断层附近回采巷道顶板岩层运动特征研究

为解决断层影响区域回采巷道的支护问题，必须了解回采巷道顶板岩层运动变形特征．通过相似材料模拟试验，建立平面应力模型，分析研究断层下盘煤层开采后，在其上盘煤层中开掘巷道，巷道顶板的位移和巷道变形特征．结果表明：在断层影响区域，在水平方向上，回采巷道顶板岩层出现与断层倾向基本一致的垂直裂缝，顶板表现出不连续性．在垂直方向上，顶板离层出现不均匀沉降，顶板岩层特别是顶板下位岩层向断层方向倾斜．巷道围岩破坏不具有对称性，紧靠断层顶底板破坏严重．在回采巷道支护方式选择上，应用U型钢支护效果优于锚杆支护．     

急倾斜煤层开采应力及裂隙演化规律研究

在急倾斜煤层的开采过程中,应力集中和裂隙发育威胁着工作面的安全生产。借助FLAC~(3D)三维数值软件对乌东煤矿进行了急倾斜煤层开采数值模拟,对煤岩体及顶板应力及裂隙演化规律进行了研究。结果发现:煤岩体垂直应力会沿着走向呈现明显"横三区"分布,但回采巷道顶、底部垂直应力分布规律恰好相反;顶板的应力集中程度会随距离煤层的垂直距离的增大而逐渐降低;工作面顶板破坏前期以剪切破坏为主,逐渐发展为拉伸破坏,最终导致顶板垮落。上述研究对回采巷道下部的卸压区域的瓦斯抽采工作具有一定的理论指导意义。     

顶板淋水对巷道围岩变形的影响数值分析

为解决巷道顶板受淋水影响易于冒落的问题,采用数值模拟的方法研究了巷道掘进初期无淋水及后期顶板发生淋水不同条件下围岩受力、变形及破坏特征变化情况。结果表明:水对岩体性质及受力状态产生显著影响,受顶板淋水影响,围岩发生膨胀变形,应力增大,应力集中区范围扩大;围岩遇水后强度降低,受应力增大及强度降低2方面影响,岩体变形显著增大,并发生破坏现象;基于鄂尔多斯某矿实际物理力学参数的数值计算结果,顶板淋水时垂直应力和水平应力分别比无淋水时增大50%和13.8%。顶板下沉量比无淋水时增加450%,顶板塑性区增大至无水时的2.3倍。针对此类巷道及时采取注浆加固或架棚的方式,可有效降低顶板冒落事故的发生。     

急倾斜松软煤层巷道变形特征与控制技术

为了解决急倾斜松软煤层巷道的支护难题,采用数值计算方法研究了急倾斜煤层巷道围岩应力和位移分布特征。研究表明:急倾斜煤层巷道开挖以后,巷道顶部形成的自然平衡拱逐渐沿煤层倾斜面向上扩展,与巷道顶部垂直应力的分布形态相似,巷道顶部煤体及煤帮是支护的关键部位。基于以上研究,提出以锚、带、网、索主动支护为基础,配合高强度拱形梁的综合控制技术,旨在充分调动围岩的自承能力,使支护体系与围岩形成承载整体。现场应用表明,提出的支护方案可有效控制巷道稳定,巷道两帮变形量不足40 mm,为类似条件急倾斜煤层巷道支护提供了一定的借鉴。     

特厚倾斜复合顶板巷道破坏特征与稳定性控制

大倾角特厚复合顶板巷道因其围岩原位强度低、层间黏结力弱,在复杂应力作用下巷道围岩具有非对称破坏特征。结合具体工程实例,采用相似模拟试验、FLAC3D数值模拟和工程测试等方法,分析不规则梯形与拱形巷道在常规对称支护和非对称强力支护条件下围岩应力、位移等变化规律,揭示特厚倾斜复合顶板巷道的非对称破坏机理。研究表明:受岩层赋存特征影响,巷道围岩结构和应力分布的非对称性是造成巷道非对称性破坏的根本原因;复合层状岩层结构面法向约束力减小与钝角部位应力集中直接导致弱面剪切滑移失稳;采用拱形巷道与非对称强力支护能有效改善围岩应力状态、减小围岩变形,提高巷道支护体系的平衡承载能力。     

沿空留巷稳定性及控制技术研究

为了提升巷道围岩稳定性,以镇城底矿22605工作面为研究背景,利用数值模拟软件对巷道围岩应力应变进行研究。研究发现,原有支护条件下巷道顶板下沉量及巷道煤柱变形量较大,提出采用注浆加固技术,注浆加固后巷道顶板及巷道煤柱帮的变形量得到了有效控制,为沿空留巷稳定性作出一定的贡献。     

顶板破碎围岩巷道“锚护喷注”一体化支护技术研究

针对顶板破碎围岩巷道成型难,容易出现顶板镂空、离层及下沉等问题,对运输巷进行钻孔窥视,实测基本顶全破碎,顶板松动圈范围约5.0m;巷道变形破坏的主要因素为巷道围岩强度低、顶板破碎岩体范围大及不合理巷道支护参数;为改善巷道围岩结构,拟采用"锚护喷注"一体化支护技术,即超前注浆、巷道喷浆、加长锚索和滞后注浆相结合的围岩加固技术;通过数值模拟进行支护校验,结果表明改进后的支护方案,其巷道塑性区范围和变形量都显著减小,"锚护喷注"为一体的巷道围岩加固技术具有可行性;通过现场工业性试验,顶板和两帮的变形量及顶板离层量均较小,顶板破碎岩体得到了有效加固,围岩控制效果较好。     

破碎围岩注浆加固数值模拟分析与工程应用

介绍了注浆技术在破碎回采煤巷中的运用。分析了注浆加固机理：注浆液通过充填、压密等作用提高破碎围岩的强度,改变围岩的破坏机理,提高围岩的稳定性。通过UDEC数值模拟和高河煤矿现场实测数据得到：模拟巷道顶底板相对最大位移量为307 mm,两帮相对位移量为229 mm;实测顶底板相对最大位移量为359 mm,两帮相对位移量为262 mm,模拟与实测数据基本一致,巷道变形量得到有效控制,为矿井的安全、高效生产提供了有力的技术保障。该注浆加固技术可为破碎围岩支护提供指导意义。     

层次注浆工艺在切顶留巷围岩加固工程的应用

针对沿空切顶卸压留巷巷道受断层影响大变形、无法进行常规支护等问题,对巷道表面位移、顶板离层进行监测,得到巷道围岩破碎后变形规律和围岩结构情况|并根据工程需求研发一种以新型无机注浆材料和注浆工艺为核心的层次注浆技术,对留巷巷道进行注浆加固治理。工程实践结果表明：经过层次注浆加固后,围岩变形得到快速控制,顶板下沉量控制在25mm之内,顶板离层量仅为2mm左右|顶板淋水问题得到解决,围岩裂隙得到有效充填加固,留巷巷道变形进入稳定阶段,能够满足后期使用要求。     

深孔爆破切顶对沿空留巷围岩稳定性影响的研究

为了在山西省南阳煤矿３２０７工作面顺利实施沿空留巷无煤柱开采,在靠近巷旁支护墙 的采空区侧进行超前深孔爆破预裂顶板,通过数值模拟计算和现场工业试验,进行了深孔爆破切 顶对沿空留巷围岩稳定性影响的研究。 以南阳煤矿３２０７工作面运输巷沿空留巷为背景,构建了 数值模拟计算模型,计算了留巷的顶、底板位移和墙体、煤帮的位移,分析了留巷围岩的应力分布 与变化。 数值计算表明,切顶后沿空留巷围岩应力和位移的减小幅度较大,围岩稳定性显著提 高。 现场工业试验研究表明,深孔爆破切顶能有效地消除悬臂梁顶板对留巷围岩的旋转挤压破 坏,有助于沿空留巷结构保持稳定和完整。     

工作面超前支护区注浆施工技术研究

为解决采煤工作面超前支护工序繁琐、劳动强度大、工作面推进慢、巷道变形严重等问题,以工作面运输巷为工程背景,现场调研对巷道围岩支护进行分析,采用工程类比法分析提出超前支护区注浆施工技术,通过数值模拟对巷道支护进行重新设计。试验结果表明,实施注浆后,顶板围岩裂隙内浆液充填范围广,巷道变形控制效果较好。     

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。     

露天转地下房柱法开采扰动下采场稳定性研究

以云南晋宁周边典型的缓倾斜薄至中厚磷矿床露天转地下房柱法开采为研究背景,以层状岩质边坡与地下采场围岩及其上覆岩体组成的复合采动系统为研究对象,运用FLAC3D数值模拟方法和相似材料模拟试验对坡高300 m矿山在不同开采阶段下覆岩采动响应应力演化特征、位移变化特征和塑性区分布特征进行了研究.结果表明,第三阶段矿体开挖后,...     

松软破碎巷道围岩注浆加固技术研究

古书院煤矿15号煤1523101巷道围岩松软破碎,巷道围岩变形量大,巷道必须进行维修才能使用。基于巷道地质与生产条件,分析了破碎围岩注浆加固的机理和作用,并进行多方案注浆加固方案模拟。研究了适合破碎围岩巷道注浆加固的合理加固支护方式及参数,在1523101巷进行了工业试验。在试验巷道进行了矿压监测,监测结果表明:巷道顶底板最大移近量为33 mm,两帮最大移近量为22 mm,最大底鼓量为30 mm,巷道变形量总体很小,能够满足巷道的安全使用。试验注浆加固效果显著,高强锚杆支护配合注浆加固联合支护系统是适合受采动影响巷道的安全、有效和经济的支护方式。