大断面巷道锚索桁架控制技术的相似模拟试验

为了研究锚索桁架控制技术在大断面巷道控制实践中的优越性,以厚煤层开采条件为背景,采用相似模拟试验方法开展了锚索桁架和传统单体锚索控制大断面巷道的对比试验,得出了巷道顶板下沉量和底板围岩应力范围,相应的监测结果表明:在相同的围岩应力和巷道断面条件下,锚索桁架控制的巷道较单体锚索控制的巷道变形量小,控制效果好,但是锚索桁架控制巷道在巷帮底部监测的垂直应力较大,要想使锚索桁架充分发挥支护性能需要对巷帮进行有效支护。     

深井高地压沿空巷道围岩变形机理与支护技术研究

 分析了深井高地压沿空巷道的围岩变形机理,并以潘三煤矿两条沿空巷道典型试验为背景,采用数值计算方法确定了深井沿空巷道需留设的合理煤柱宽度为7~8m,进而提出了深井沿空巷道顶板及两帮应遵循的支护原则。现场工程试验结果表明,顶板以锚索桁架支护为主、锚杆支护为辅,两帮使用加长高强锚杆可以较好的解决深部矿井沿空巷道围岩大变形控制问题。     

近距离采空区下大断面沿空掘巷支护技术研究

为了解决潘二矿近距离采空区下大断面沿空巷道支护难题,根据潘二矿12224工作面的工程地质条件,结合近距离采空区下沿空掘巷顶板承载能力低、稳定性差的特点,提出通过在巷道顶板两侧布置斜拉锚索形成类似桁架结构的支护方案,并通过数值模拟和现场实践对该方案进行论证。结果表明:方案的实施提高了顶板的承载力,有效地控制了巷道的变形。     

松散破碎顶板留小煤柱沿空掘巷围岩控制技术

针对松散破碎顶板沿空巷道支护难题,以徐矿集团源兴煤矿21510工作面留小煤柱沿空掘巷为例,采用FLAC数值模拟软件建立模型,确定了21510工作面沿空巷道小煤柱留设6 m的方案,进一步分析了沿空巷道开挖后围岩应力分布特征及巷道周边的变形情况,提出了松散破碎顶板留小煤柱沿空掘巷针对性的控制原则,给出了以高强预应力螺纹钢锚杆为基础支护,高预应力锚索梁和桁架系统为强化支护的控制技术。现场测定结果表明,该技术有效地控制了松散破碎顶板留小煤柱沿空掘巷围岩的变形,取得了较好的效果,具有很好的应用推广价值。     

特厚煤层综放工作面沿空掘巷围岩控制技术研究

为了控制特厚煤层沿空掘巷围岩变形,保证巷道服务期间安全稳定,结合马道头煤矿8211工作面5211回风巷地质条件,分析了留小煤柱沿空掘巷围岩变形特点,并提出相应的沿空巷道顶板及煤柱控制方案。试验表明,采用"锚索-槽钢组合支护+帮部高强锚索支护"的联合支护技术后,沿空掘巷围岩变形得到有效控制,保证了巷道围岩稳定。     

桁架锚索支护技术在大断面巷道支护中应用

针对13031切巷大断面在采用原支护方式情况下出现巷道顶板下沉量和巷道两帮位移量增大,巷道变形较为严重等问题,结合复合桁架结构锚索支护技术原理,并采用FLAC3D进行数值模拟,确定采用桁架锚索的长度及桁架搭接长度等合理技术参数,按照参数对巷道支护方案进行优化设计并在现场实施,根据现场观测及实施效果表明,采用复合桁架锚索技术支护后,巷道顶板下沉量为87mm,巷道两帮位移量为46mm,巷道围岩变形量未超过规定要求,达到了控制巷道顶板的要求。     

窄煤柱沿空掘巷支护技术的应用

以山西岚县昌恒煤焦有限公司4103工作面窄煤柱沿空掘巷为背景,根据该公司煤层赋存情况,沿空掘巷的变形破坏规律和围岩稳定性,采用大断面沿空煤巷锚索桁架非对称支护方案,设计了顶帮锚杆、锚索桁架的支护工艺,对于各种支护材料参数做明确细致的要求。现场结果表明,强化沿空一侧支护强度,桁架的应用能有效控制沿空一侧顶板的移近、变形;有效提高了煤炭资源回采率,降低了工作面吨煤成本,销售收入增加近4 000万元,经济效益显著。     

屯兰矿大断面沿空留巷技术实践

针对屯兰矿沿空巷道围岩变形特点,分析沿空巷道煤帮和顶板破碎的主要因素以及对沿空巷道围岩的影响,提出了适合大断面沿空巷道的支护方案和充填体内钢筋网加固方法,增加了沿空巷道围岩和充填体强度,巷道变形符合生产要求。     

孤岛工作面高应力区域沿空掘巷强力支护技术

针对成庄矿孤岛工作面高应力区沿空掘巷巷道围岩受力大、支护特别困难等问题,对高应力区沿空掘巷巷道围岩的变形情况及变形的原因进行了详细的调查与分析,运用数值模拟等手段分析了该巷道采用强力锚杆锚索支护系统巷道围岩的变形情况。结果表明高预应力强力锚杆锚索支护系统能控制巷道围岩的大变形;根据数值模拟的结果,将强力锚杆锚索应用到4310放顶煤工作面的4220副巷,巷道变形得到有效控制,顶板下沉量控制在200mm以内,两帮移近量控制在500mm以内,保证了巷道的安全,提高了经济效益。     

大断面破碎巷道全空间桁架锚索协同支护研究

针对深部大采高综放工作面回采巷道由于断面大、破碎、扩容、大变形等,而导致常规支护极易发生不协调变形失稳的问题,基于对潞安矿区大断面软弱破碎巷道围岩变形破坏机理的系统深入分析,从三维空间支护协同承载与围岩协调变形角度,提出了全空间预应力桁架锚索协同支护新技术,阐明了全空间桁架锚索的支护结构、支护机理及其优越性。通过对全空间桁架锚索协同支护方案进行设计,并采用FLAC3D对其支护效果进行数值模拟分析,得到不同预紧力条件下全空间桁架锚索支护巷道顶板预应力场三维空间分布规律,表明全空间桁架锚索支护能够形成三维封闭的承载结构。     

极高支承应力煤巷锚索桁架控制机理与实践

针对某矿在褶曲断层区的孤岛煤柱中开掘巷道时遇到支承应力大、煤岩体破碎、巷道断面大等技术难题，基于预应力锚索桁架支护系统可以改变巷道围岩受力状态的特征，结合该矿现场条件，设计并优化了联合控制方案中的锚索桁架支护参数。现场实施结果表明，以锚索桁架为主的联合控制技术能够解决极高应力作用下大断面煤巷支护难题。     

特大断面厚煤顶开切眼复合桁架锚索围岩控制技术

针对五家沟煤矿断面达9.0m宽,3.5m高的留厚煤顶特大断面切眼支护难题,采用复合桁架锚索支护系统对该综放面切眼进行支护。结合现场实际的地质条件确定了锚索长度、锚索角度、孔口帮距等主要的支护参数,形成了最终的支护方案。运用数值模拟软件对原支护方案和现支护方案进行了数值模拟分析对比,分析得出采用预应力复合桁架锚索支护系统控制该特大端面开切眼围岩是安全可靠的。该支护方案在现场5203综放面开切眼试验取得成功,巷道断面收敛率小,为相似地质条件下的厚煤顶特大断面开切眼围岩控制提供了借鉴意义。     

大断面软岩巷道U型钢桁架锚索支护技术研究

分析了大断面巷道破坏原因及U型钢桁架锚索支护系统的支护机理。在软岩巷道中采用U型钢桁架锚索支护方式,能对巷道围岩进行有效的控制,取得良好的支护效果。     

大断面切眼桁架锚索支护技术研究

综采工作面大采高支架的应用迫使切眼必须满足大跨度条件,针对切眼断面大、跨度大,煤层埋藏深,围岩压力大,总结2-101掘进工作面锚索支护经验,积极采用桁架锚索新技术,合理选择参数,最大限度增大主动支护强度,取得了良好的技术经济效益。     

泥岩顶底板回采巷道变形特征及支护技术

为解决木瓜煤矿泥岩顶底板回采巷道变形大的难题,在分析失稳原因的基础上,确定采用桁架锚索支护系统。研究表明,锚索桁架与顶板为线接触,可以显著改变巷道顶板围岩的受力状态,提高围岩的自承能力。结合工程类比和数值分析的方法确定了具体的支护参数,在10-1021巷应用取得了较好的控制效果。     

Composite active control system of roof and side truss cable for large section coal roadway in fold coal pillar area

In order to solve the surrounding rock control problem of large section gangue replacement roadway under complicated conditions, this paper analyzed the impact to the roadway controlling produced by the geological conditions such as high ground stress, folded structure tilted roof asymmetry and soft wall rock, and built the tilt layered roof structural mechanics model to clarify the increase span mechanism of the weak coal instability. Then, we proposed the combined control system including roof inclined truss cable, coal-side cable-channel steel and intensive bolt support. And then by building the structural mechanics model of roof inclined truss cable system, the support principle was described. Besides, according to this model, we deduced the calculation formula of cable anchoring force and its tensile stress. Finally surrounding rock control technology of large section roadway in fold coal pillar area was formed. Field practice shows that the greatest roof convergence of gangue replacement roadway is 158 mm and coal-side deformation is 243 mm. Roadway deformation is controlled effectively and technical support is provided for replacement mining.     

薄煤层开采软弱煤岩体巷道变形特征与稳定控制

针对百色矿区薄煤层开采条件下半煤岩巷道大变形及难控制等问题开展了一系列研究工作。首先,在巷道工程资料与数据的基础上,开展了薄煤层回采巷道工程地质特征的分析,发现薄煤层巷道围岩地质构造普遍较为复杂,岩体完整性差;现场监测了回采巷道围岩的变形全过程,分析了掘巷影响阶段、掘巷影响稳定阶段和工作面回采期阶段等时期的围岩工程行为及变形特征。然后,根据所收集的岩样和自制的煤岩组合体试样,分别进行了点载荷强度和不同高度比的煤岩组合体力学强度试验,结果表明,此类岩石力学强度较低,煤体与岩体破坏呈不均匀性。最后,在现有的理论基础上,分析了半煤岩巷道的滑移机制,推导了煤岩体层间滑移与巷道围岩失稳的本构方程,根据锚索的挤压承载和锚杆抗剪作用机理等阐明了软弱半煤岩巷道控制原理和支护要点,提出了以"顶板预应力长锚索+帮高刚度桁架锚索"为主体的"锚、网、索、梁"整体支护技术。支护试验表明:所提出的支护技术对于半煤岩巷道的控制效果较好,围岩变形在可控范围之内。     

沿空留巷围岩控制关键技术研究

为了有效控制沿空留巷顶板岩层的离层及塑性区的发展,研究了沿空留巷围岩控制关键技术,包括可伸缩U型钢支架、支架壁后充填技术、锁棚锚杆/锚索技术、滞后注浆技术以及预充填区顶板加固技术。通过综合技术的分析,增加了支架和围岩的相互作用,提高了围岩的整体承载能力,控制了顶板离层和裂隙的发育,保证了巷道顶板的完整程度。     

深部高应力巷道围岩预留变形控制技术

采用理论分析、数值计算、现场试验等手段,研究了支护阻力对深部高应力巷道围岩变形与塑性区的影响,提出了支护结构应满足围岩大变形的协调支护原则。研究结果表明:在现有支护条件下,支护阻力对深部高应力巷道围岩变形、塑性区影响十分有限,深部高应力巷道围岩总是存在一部分变形量依靠现有支护水平无法控制,将此部分围岩变形量称之为巷道围岩的"给定变形",并且这种"给定变形"随着开采深度的增加而增大;因此,对于深部高应力巷道围岩变形控制,可在巷道掘进时预留一定的变形空间,并要求支护结构应能够适应巷道围岩的大变形,以维持围岩的完整性,同时保障支护结构本身能够持续不断提供支护阻力而又不出现断裂失效。工程实践结果表明:考虑预留变形并采用"锚杆+自动让压桁架锚索"为主体,锚索加固为辅助的综合控制技术可较好的控制巷道围岩的稳定性,保障了巷道服务期间的安全使用。