钻孔摄像技术在巷道围岩松动圈测试中的应用

围岩松动圈大小的测试对巷道的破坏范围及支护方式的确定具有重要意义。针对三河尖煤矿南翼软岩巷道围岩变形强烈、破坏范围大(大松动圈)的特点,提出了利用钻孔摄像技术测量围岩松动圈大小,并利用钻孔测量系统对-980 m南翼软岩巷道围岩内三个不同深度围岩松动破碎情况进行直观分析,得出了三个测点的围岩松动圈的厚度,为南翼软岩巷道的支护方案设计提供了依据。     

晋北煤业巷道掘进过程中围岩松动圈范围确定

为测量晋北煤业巷道掘进过程中松动圈的范围,并确定松动圈的类别,该矿井围岩松动圈测定仪器采用的是KMT型矿用数码钻孔成像测试仪,对开采过程中的围岩松动圈范围进行测定。测定结果显示:巷帮最大松动圈尺寸2.10 m,巷顶最大松动圈尺寸1.75 m,巷道围岩属于Ⅴ类不稳定围岩。所以巷道在支护设计中应选择拱形断面,采用组合拱理论确定锚杆支护参数。     

松动圈测试技术及其在巷道支护中的应用

为了研究注浆对破碎围岩巷道支护条件的改善情况,进行了围岩松动圈测试,对松动圈大小进行测定,并根据不同支护形态下巷道围岩松动圈的大小对比支护效果及实施支护后巷道围岩稳定性。结果表明,围岩碎胀变形量与松动圈大小和支护情况密切相关;注浆后松动圈厚度明显减小,未注浆段松动圈厚度为1.5 m,注浆段仅为0.4 m;松动圈大小不仅与围岩的岩性、构造、巷道断面情况等有关,还受到巷道所处范围内地应力及具体施工的影响。     

深井巷道围岩松动圈现场测试及支护方案优化

巷道开挖后围岩应力重新分布,当应力大于煤岩体的极限应力时,巷道周边一定范围的煤岩体就会发生变形破坏,围岩将破碎产生裂隙进而形成松动圈。松动圈的大小与围岩强度、原岩应力大小、巷道断面、巷道掘进与支护等多种因素有关。在分析探地雷达松动圈探测机理的基础上,对轨道顺槽巷道不同断面位置进行了围岩松动圈探测,巷道围岩松动圈范围在1.1~1.6 m,并根据测试结果对巷道的支护方案进行了优化。     

基于松动圈理论的巷道支护设计

为科学确定金鼎煤矿巷道掘进过程中锚杆支护参数和支护方案,采用单孔声波法对井底车场巷道不同断面进行了松动圈测试。依据围岩松动圈测试结果和松动圈支护理论,确定了支护参数和支护方案。结果表明,单孔声波法能够探测围岩松动圈范围,可据此指导巷道支护参数的确定。     

高应力半煤岩异形巷道围岩松动圈测试

采用智能松动圈测试仪和矿用钻孔窥视仪对巷道围岩的损伤与变形状况进行了测试分析。测试结果表明,测试巷道围岩的松动圈深度约为2.6 m,这为确定合理的锚杆支护参数提供了重要依据。     

基于围岩松动圈理论的锚杆支护技术研究

现有锚杆支护参数确定多依据工程类比法,支护方案的确立缺少科学理论依据。因此,通过分析围岩松动圈原理,并应用超声波探测金川Ⅲ矿1554和1220m水平运输巷道的围岩松动范围。依据围岩松动圈测试结果,确定支护参数和支护方案,并通过数值模拟进行支护效果分析。研究结果表明,超声波能够探测围岩松动范围;围岩松动圈理论指导锚杆支护参数的确定是合理可靠的。     

深部巷道围岩松动圈稳定控制理论与技术进展

围岩松动圈支护理论是在研究巷道围岩物理和力学状态的过程中发展起来的一种实用性岩层控制理论,近30年来在围岩松动圈支护对象与围岩分类、大松动圈围岩控制理论与技术、松动圈测试技术等方面取得长足的进步,深部巷道围岩控制的核心是确定支护对象并形成支护-围岩稳定结构,围岩的破裂膨胀及破裂后块体非连续变形构成的形变压力是巷道支护的对象。巷道围岩松动圈分类是建立围岩稳定性评价方法的核心内容,旨在正确评价围岩的支护难易程度、确定主要支护对象、优化支护参数和提出合理的施工工艺,为此形成深部大松动圈围岩综合指标分类法。深部巷道松动圈支护技术开发出被动支护、主动支护、改性加固技术、应力转移技术、联合支护等5大类围岩控制技术;形成以锚杆(索)为主体支护的多种支护方式并存的巷道支护体系,解决了大量巷道支护难题。巷道围岩松动圈厚度值可通过理论分析、相似材料模型试验、数值模拟、现场实测及智能预测方法获得;开展深部巷道围岩松动圈现场实测,可在理论与试验方面不作任何假设,能得到准确可靠的数据。探讨分析围岩松动圈测试与深部巷道大松动圈围岩支护中存在的技术难题及应对措施,可为深部巷道支护设计研究提供借鉴思路。     

破碎围岩巷道锚杆支护优化研究

破碎围岩巷道支护重点是保证围岩的整体稳定性,然而现有巷道锚杆支护设计多依据工程类比法,不能适应破碎围岩巷道的支护参数确定。通过对金川Ⅲ矿1 554水平运输巷道进行超声波探测,确定了围岩松动范围,并以此确定锚杆支护参数。数值模拟研究发现,围岩松动范围能够指导锚杆支护参数的确定;依据松动圈测试结果减小锚杆长度、增加支护密度能够取得很好的支护效果,保证了围岩的整体稳定性,同时减少材料消耗、节约支护成本。     

围岩松动圈支护理论在煤巷支护设计中的应用

根据围岩松动圈支护理论,在屯兰矿12501运输巷道内应用PHD-2型松动圈测试仪进行围岩松动圈范围测试,确定松动圈厚度值LP并进行松动圈分类。由测试结果可知,巷道围岩松动圈厚度在1.3~1.5m之间,属于中松动圈Ⅲ类一般围岩,应按照悬吊理论设计支护参数,从而确定适用于巷道地质条件的支护方案。通过对支护方案进行现场试验并监测巷道表面位移量,证明巷道变形量小,顶底板最大移近量小于26mm,两帮最大移近量小于36mm,围岩保持稳定。这表明根据围岩松动圈理论设计巷道支护方式及参数是合理可靠的,为屯兰矿巷道支护设计提供了技术参考。     

基于地质雷达的矽卡岩型铜铁矿巷道松动圈研究

测量巷道松动圈有助于提高巷道支护设计的针对性和有效性。但对于矽卡岩型金属矿床,常由于变质作用的差异,导致矽卡岩物理力学性质空间变异大、强度低、遇水膨胀,给矽卡岩巷道松动圈的测量带 来了很大困难。针对矽卡岩型金属矿床井下巷道松动圈测量存在的问题,以太平矿业矽卡岩型铜铁矿床为例,介绍了采用地质雷达探测巷道围岩松动圈的研究成果,分析了巷道围岩松动圈的分布特征,讨论了不同岩 石类型对地质雷达探测巷道松动圈的影响。研究表明：太平矿业井下巷道围岩复杂多变,松动圈厚度差异很大,破碎大理岩巷道松动圈主要在1.75 m范围内,而蚀变闪长岩巷道和矽卡岩巷道松动圈分布宽泛,分别在 1.25~3.25 m和1.75~3.50 m范围内变化;巷道断面尺寸越大,松动圈范围越大;地质雷达探测的精度取决于松动圈内围岩和外部塑性区围岩之间介电常数的差异,围岩性质越差,地质雷达图像显示的巷道松动圈边界 越不明显;在锚网喷支护巷道中,金属网片对雷达的电磁波有屏蔽作用,当网片网度较小时,会影响地质雷达的探测结果。上述地质雷达测量巷道围岩松动圈的相关分析成果可为同类地质条件的矿山提供借鉴。     

深井破碎围岩巷道协同支护技术研究与应用

为解决煤炭资源进入深部开采时破碎围岩巷道支护所面临的变形大、易失稳、难支护等问题,提出“架棚+锚杆(索)+注浆”协同支护方案,运用钻孔窥视确定巷道围岩结构稳定性、裂隙发育特征,FLAC3D数值模拟对比分析常规锚网喷支护、锚注支护及棚锚注协同支护塑性区分布,结果表明：棚锚注协同支护技术较另两种方案表现出更好的支护效果,塑性区分布范围明显减少,应力集中现象得以缓解,支护巷道模拟变形量与工程监测较为接近。工程试验表明：采用常规锚网喷支护、锚注支护巷道仍存在较大变形,不能保持长期稳定,棚锚注协同支护巷道变形明显降低,应用期间顶板下沉量较常规锚网喷支护降低了68%,两帮位移降低了52%,满足巷道支护稳定要求。棚锚注协同支护技术对深部破碎围岩巷道变形控制效果显著,尤其在掘进影响期控制围岩作用表现突出。     

糯东煤矿副平硐返修段围岩控制技术

糯东煤矿副平硐原支护方式采用U型钢支护,但局部区域由于地质条件复杂,围岩强度低,没有达到预期的支护效果,支架扭曲变形,巷道围岩破碎、变形严重。针对糯东煤矿副平硐出现的支护问题,采用钻孔窥视仪,对副平硐严重变形段进行钻孔窥视,测定围岩松动圈范围。根据钻孔窥视结果,结合工程类比法,确定副平硐严重变形段返修支护方案为锚杆支护+金属网+U型钢联合支护+喷射混凝土支护。巷道矿压监测结果表明,巷道围岩得到了有效控制,巷道断面能够满足矿井实际安全生产需求。     

保国铁矿软岩巷道支护方式的数值模拟研究

保国铁矿地下矿山软岩巷道围岩地质条件复杂,下盘围岩破碎,抗压强度低,遇水极易破碎、膨胀产生变形破坏,严重影响了矿山的开采和运输。为减缓该矿铁蛋山矿区地下开采过程中的巷道围岩变形破坏程度,提高地下工程的稳定性,保持矿山安全高效生产,对+35 m水平分段巷道进行变形监测,并采用FLAC3D软件进行数值计算,分析了保国铁矿软岩巷道在不同支护方案下,无底柱分段崩落法沿脉运输巷道围岩的位移与塑性区等情况。结果表明：在重点破坏区域采用多支护手段联合支护方案,可显著提高该矿软岩巷道围岩强度和承载能力,有效遏制动压软岩巷道破坏趋势。     

深部厚煤层回采巷道围岩破坏机制及支护优化

为了研究深部厚煤层回采巷道围岩破坏机制及支护对策,基于地质条件分析,采用钻孔窥视仪和地质雷达探测了巷道围岩的破坏模式及规律,通过模拟研究得到围岩的破坏机制,针对性的提出了锚网带与预应力锚索梁耦合让均压的优化支护方案和参数。结果表明:围岩由表面向内部破坏程度依次减弱,形成3~4个破裂区,前2个破裂区为松动圈。松动圈分布在煤层和底板泥岩中,其中顶部围岩松动圈平均深度3 m,易产生离层。煤层越厚巷道越易失稳,其破坏机制是顶板锚杆处在破碎区,产生锚固端滑脱或整体冒落。通过现场支护试验,验证了优化支护方案和参数,有效地控制了厚煤层回采巷道稳定性。     

深部破碎岩体巷道围岩控制技术研究

某金矿进入深部开采后,由于围岩破碎,巷道开挖后出现了明显的变形和破坏现象,难以满足其服务期间的稳定性要求。针对这一问题,采用现场调查、数值模拟和现场试验等手段开展了研究。首先,分析了巷道变形和破坏特征,认为该矿巷道破坏表现为两帮破坏,然后发展至顶板。其次,从充分利用深部破碎岩体自承能力的角度出发,提出了马蹄形巷道设计方案,并采用数值模拟的方法分别模拟了矩形巷道,直墙半圆拱巷道,直墙三心拱巷道和马蹄形巷道的开挖过程,结果显示当采用马蹄形巷道时,能够减小围岩应力松弛区的范围,改善围岩的受力条件,极大限度地抑制了围岩的变形和破坏。再次,给出了优化的马蹄形巷道支护方案,在传统只采用顶板锚杆的基础上增加两帮锚杆和穿带,其中,顶板锚杆间距 1.5 m,两帮锚杆间距 1.0 m,排距均为 1.0 m。最后,将得到的马蹄形巷道方案应用到该矿-900 m 分段联巷的工程实践当中,结果表明马蹄形巷道施工后围岩没有发生明显的变形和破坏,取得了较好的施工效果,保证了巷道的稳定性。通过本研究可以为该种类型的深部破碎岩体巷道的围岩控制技术提供参考和借鉴。     

大断面软岩煤巷的破碎机理及控制研究

针对首旺煤矿回采工作面巷道围岩软弱破碎、变形量较大的问题。通过钻孔窥视分析并结合理论,对回采巷道的破坏力学机制和破坏特征进行分析。基于围岩的破坏机理和软岩巷道的支护理论和原则,确定出巷道支护的支护方式和具体参数。     

巷道围岩松动圈支护理论

基于多年对围岩松动圈的研究成果，本文提出并论述了松动圈支护理论、松动圈围岩分类方法和锚喷支护机理三个问题，现场实践和实验室研究表明：地应力与围岩的相互作用会产生大小不同的围岩松动圈；松动圈扩展过程中产生的碎胀力及其所造成的有害变形是巷道支护的主要对象；松动圈尺寸越大，巷道收剑变形也越大，支护越困难。而在现场条件下，支护对松动圈的影响并不明显，因此，取松动圈尺寸作为围岩分类指标是科学的、合理的、已经     

软岩巷道过导水断层围岩控制技术研究

断层是制约巷道掘进安全的常见构造.针对马道头矿北三盘区皮带大巷围岩松软、掘进揭露的DF109断层具有导水性特点,提出综合使用深孔帷幕注浆+小导管注浆对断层破碎带内导水裂隙进行封堵并加固断层带破碎围岩,使用锚索网梁+T型钢带对围岩进行支护,并依据现场实际情况对巷道注浆加固方案以及巷道围岩支护参数进行设计.现场应用后,北三...