大断面交岔点复合支护技术分析与应用

根据千秋煤矿大断面交岔点的变形破坏情况,分析了交岔点失稳破坏的原因,提出在原有锚网索喷支护的基础上,采用壁后注浆加固、千斤柱+箱式梁+36U型钢+对焊点柱的复合支护技术。现场应用表明,该支护技术能够减少交岔点围岩变形,对控制大断面交岔点围岩稳定性具有良好效果。     

孤岛煤柱下交岔点楔形墙体支护技术研究

为解决煤矿井下大断面交岔点巷道的支护问题，特别是孤岛煤柱下特殊地段交岔点破碎“牛鼻子”楔形墙体围岩稳定性维护难题，结合许疃矿-500水平轨道石门交岔点的工程实例，对大断面交岔点“牛鼻子”楔形墙体的破坏变形特征及原因进行了分析总结。在力学模型理论分析的基础上，提出了楔形墙体岩柱的稳定性是交岔点巷道整体失稳的主控因素，并对交岔点楔形墙体对拉锚索补强作用进行了分析，形成了针对破碎“牛鼻子”楔形墙体的注浆预加固与对拉锚索补强支护的新技术。工程实践表明，该技术对孤岛煤柱下大断面交岔点破碎“牛鼻子”楔形墙体围岩起到了有效的加固和控制变形的作用，提高了交岔点巷道的整体稳定性，发挥了交岔点巷道顶帮底互控效应|交岔点修复70d后变形趋于稳定，两帮位移量小于100mm，顶底板位移量小于85mm。     

深井大断面交岔点围岩综合稳固技术

深井大断面交岔点所处环境复杂,受多次施工扰动影响,应力集中程度高,支护难度大。通过调研分析交岔点破坏原因,提出深井大断面交岔点应采用"减垮强支"综合围岩控制技术,能有效地控制交岔点巷道围岩的变形,取得较好的支护效果。     

孤岛煤柱下大断面石门交岔点加固技术研究

为解决孤岛煤柱下大断面交岔点的支护技术难题,针对某矿南大巷轨道石门交岔点的采矿地质条件和变形破坏特征,分析了孤岛煤柱下大断面交岔点失稳破坏的原因,提出了全断面锚注加固、渐变大断面过渡区棚索耦合支护、牛鼻子分岔段双控锚杆索协同支护、底板高强锚网索支护相结合的复合支护方式。实践结果表明,此类复合支护方式可以有效控制孤岛煤柱下大断面交岔点的围岩变形。     

软岩条件下大断面交岔点施工工艺及支护对策研究

针对传统大断面交岔点施工支护设计方法和施工过程中的不足,通过对工程地质条件和软岩巷道变形破坏的机理进行综合分析,提出了"锚网喷+锚索+反底拱"支护设计方案。实践表明:大断面交岔点施工顺序为先施工小断面导硐,再扩掘至设计大断面;并采用光面爆破、及时支护、施工反底拱地坪形成封闭应力承载拱圈等施工工艺最大限度地发挥了围岩的自承能力,有效控制大断面硐室变形,为矿井的安全高效生产创造了条件。     

平沟煤矿020902车场复杂交岔巷道锚杆支护技术研究

针对平沟煤矿020902盘区车场布置概况,通过FLAC3D数值模拟软件分析该车场巷道群围岩应力分布特征和围岩结构稳定性,分析认为:多条巷道相连接的呈"K+I"型复杂交岔位置是该车场巷道群围岩稳定薄弱部位,交岔点且巷道断面大,各巷间"三角形"围岩体承载结构的稳定性相对较差,其边缘均存在不利于围岩稳定的隐患,应加强对巷道的顶底板和两帮的支护强度,特别加强巷道交岔点位置的围岩帮部支护强度。针对这一位置的围岩稳定性提出锚杆+网+钢架+锚索的围岩控制对策,并通过数值模拟和现场工业试验反馈验证,说明采取该锚杆联合支护方案对"K+I"型复杂交岔巷道围岩控制是有效的,设计支护方案对复杂围岩应力环境下的回采巷道支护是成功的,对矿井的安全生产至关重要。     

工字钢、锚索联合支护技术在煤巷交岔点的应用

分析了目前煤巷交岔点支护形式存在的弊端,提出了工字钢、锚索联合支护技术方案。按照技术要求施工后,增加了交岔点的有效断面,控制了围岩的强烈变形,具有一定的借鉴价值。     

大断面交岔点顶板变形与加固控制技术研究

针对交岔点断面大，厚复合顶板，顶板淋水大等实际情况，模拟分析了交岔点巷道围岩变形及应力分布特征，得到在交岔点顶板受较大的水平应力，在交岔点岩柱上垂直应力最大．提出对交岔点项板采用化学加固封堵顶板水和锚索补强支护，能充分发挥锚岩支护体的整体承载能力．工程应用表明，对交岔点顶板采用化学加固和锚索补强支护后，有效地控制了交岔点围岩变形，取得了较好的技术效果．     

深井大断面交岔点变形机理及稳定性控制研究

为解决夹河煤矿深部大断面3号交岔点难以支护的问题,分析可知3号交岔点变形破坏的主要原因是高地应力、开挖扰动以及支护体和围岩强度与结构的不耦合,据此提出了锚网喷+锚索+底角锚杆+中间岩柱双控锚索的耦合支护技术,现场应用表明:采用锚网索耦合支护技术后3号交岔点顶底板最大移近量为69 mm,两帮最大移近量为45 mm,3号交岔点变形得到了有效控制。     

大断面巷道交岔点维修联合支护技术

由于受12111采面采动影响,平煤股份十三矿西大巷与12092回风巷片盘交岔点采面上层岩石垮落,在深部复杂高构造应力和岩性状况不利的情况下,原来的锚网喷支护的交岔点出现局部支护状况恶化。分析了交岔点的围岩情况,采用了U型棚+锚索联合支护技术。该支护方式成功控制了围岩变形,确保了巷道运输安全。     

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。     

高应力厚硬顶板巷道支护优化与应用

为解决耿村矿高应力厚顶板回采巷道变形严重与维护难的问题,采用现场调查的方法研究了巷道围岩变形特征,采用理论分析的方法分析了巷道围岩变形的原因,提出了符合该矿高应力厚顶板巷道的“高预应力锚网喷+注浆+U型钢支架”的支护方案。高预应力锚网喷维护浅部围岩稳定并调动深部围岩承载能力,注浆封闭巷道围岩裂隙并增强巷道围岩整体稳定性,U型钢支架提高支护的承载能力。实践表明,优化方案对高应力厚顶板巷道围岩控制效果良好,保证了巷道的正常使用。     

深部大变形巷道围岩稳定性控制方法研究

针对深部高应力巷道围岩大变形难以控制的问题,采用Kastner等相关理论,研究了支护阻力对深部高应力巷道围岩变形的影响,揭示了其变形难以控制的力学本质,提出了巷道围岩稳定性控制新的支护理念。深部高应力巷道围岩大变形主要来自于两部分:1巷道周边浅部破碎围岩的扩容与剪胀等非连续性变形;2高应力致使巷道围岩产生的以塑性变形为主的连续性变形。研究表明:目前的支护水平对巷道围岩的连续性变形影响十分有限,总是存在一部分变形量无法控制,即深部巷道围岩存在"给定变形"。为实现巷道围岩稳定控制,降低支护成本,巷道围岩支护理念应由变形控制向稳定控制转变,确保巷道围岩均匀、协调变形,消除冒顶与片帮等不安全隐患,增强巷道围岩整体性与稳定性。因此,对于深部高应力巷道围岩稳定性控制,可在巷道掘进时预留一定的变形空间以容纳围岩部分"给定变形",支护结构应具有一定的连续性变形能力,又能持续提供较高的支护阻力,以维持巷道围岩的完整性与稳定性,保障巷道围岩的均匀、协调变形。工程实践结果表明:考虑预留变形并采用"可接长锚杆+刚性长螺纹钢锚杆+锚网+W钢带+喷射混凝土"综合控制技术为主,并辅以可接长锚杆强化顶板支护方案可较好控制巷道围岩的稳定性,保障了巷道服务期间的安全使用。     

深部高应力回采巷道变形破坏机理与控制技术

针对深部高应力回采巷道变形破坏严重与难控制的问题,以任家庄煤矿210504工作面回风巷为工程背景,研究了其变形机理和稳定性控制技术。对该工作面运输巷的变形破坏代表性地段进行了现场调查,发现该巷为典型的深部高应力回采巷道,变形破坏特征为强烈底鼓、两帮严重内挤、顶板整体下沉;采用数值模拟的方法研究了巷道围岩的变形破坏机理,认为该巷的变形破坏是由低预紧力锚杆支护体系不能控制深部高应力巷道围岩所导致;对210504工作面回风巷提出了“锚杆+锚索+W钢带+锚网”的综合支护方式。工程实践表明,巷道底鼓量为220 mm左右,两帮移近量262 mm左右,分别比原支护方案降低59.1%和40.2%左右,巷道围岩保持稳定。该研究成果可为该矿或同类矿井的稳定性控制提供借鉴。     

采动影响下工作面交叉巷数值模拟研究

为解决工作面交叉巷在采动影响下巷道变形大难以支护的问题,通过建立交叉巷围岩力学模型与FLAC^3D数值计算模型分析了交叉巷开挖后及其采动影响下的围岩应力分布规律,得出以下结论:掘进支巷后,三角区应力集中明显,由外往里应力集中系数减小,巷道变形量大小排序:巷道锐角三角帮＞巷道钝角三角帮＞非三角帮;受超前采动应力的影响,三角区内垂直应力均增大,高应力集中区的面积占比明显增大,三角区的稳定性变差,巷道顶板由下到上水平应力逐渐增大,顶板承载性逐渐增大。基于此,提出了使用高强锚杆及对三角帮打补强锚索的支护技术,控制了交叉巷道围岩变形,确保工作面安全生产。     

含软弱夹层巷道围岩失稳机理及控制技术研究

为解决滇西某铅锌矿在转向深部开采过程中面临的巷道变形失稳加剧与支护结构破坏严重等问题,通过岩石矿物成分分析、地应力测试和松动圈测试分析围岩失稳机理,建立数值模型分析开挖后和现有支护下围岩变形情况。发现研究段属于高应力作用下的急倾斜薄层状破碎岩体,巷道薄弱部位为软弱夹层区域,根据围岩松动圈理论,提出了锚喷+薄弱部位补强+全断面钢拱架主被动联合支护的优化方案,有效控制了围岩变形破坏。研究结果为类似大埋深、高应力、含软弱夹层巷道围岩的稳定性控制提供了借鉴。     

“三高一大”高强锚注支护工艺优化与应用研究

深部软岩巷道围岩本身强度低，自承能力差，具有易风化、遇水膨胀等特性，且应力水平高、来压快，导致巷道开挖后极易松动破碎，变形严重且持续时间长，难以实现巷道长期稳定。高强锚注支护技术采用高强锚注支护材料、高强抗缩性注浆材料、高压注浆模式对大范围围岩进行注浆加固，提高初期支护强度，采用最优化注浆参数和工艺实现浆液的全扩散和强固结，强化支护体系与围岩力学联系，在巷道周围形成不同深度和厚度的组合加固拱结构，提高围岩的整体性和承载能力，有效控制塑性区的发展和变形，保证了巷道长期稳定性。现场工程试验表明，采用高强锚注支护巷道围岩变形较小，帮部和顶部稳定性较好，对确保矿山的安全高效回采具有重要的意义。     

深井断层破碎带穿层软岩巷道锚网索耦合控制对策

旗山矿开采深度近千米,随着开采深度的增加,在高地应力、特别是在水平构造应力和断层切割条件的影响下,巷道围岩出现顶沉、帮缩和底鼓等大变形破坏现象,其中顶沉及帮缩量最大处超过1 100 mm,原有支护很难控制巷道围岩稳定性,严重影响和制约了煤矿的安全生产。基于此,以旗山矿千米深井断层破碎带穿层软岩巷道为例,详细分析了巷道破坏特征及主控因素,得出了高应力膨胀型软岩巷道的破坏力学机制,提出了注浆+非对称锚网索+底角锚杆耦合支护控制对策,实现支护体与围岩在强度、刚度和结构上的耦合,从而达到控制深部软岩巷道稳定的目的。上述成果在现场进行了应用,监测结果表明耦合支护对深部高应力断层破碎带穿层巷道的稳定性起到很好的控制效果。     

置孔释压支护材料孔型排列方式研究

为合理解决深部高应力软岩巷道支护难题,有效控制围岩变形,实现巷道长期稳定,以青云煤矿020202轨道平巷为研究对象,基于巷道能量转换规律验证了置孔释压支护技术对深部高应力软岩巷道的支护可行性,并运用理论分析与物理相似模拟实验手段,对置孔释压材料6种不同孔型排列方式进行了抗压强度及连续变形量比较,筛选出材料最佳孔型排列方式为正方形排列。将原支护方案与正方形排列的置孔释压支护方案进行数值模拟和现场应用对比,结果表明:正方形排列方式的置孔释压支护方案与原支护方案相比,巷道围岩塑性区范围明显减小,顶底板及两帮变形量降幅达到70%以上,巷道支护效果明显,围岩变形得到有效控制。     

煤矿TBM掘进巷道围岩时效变形分析及支护参数优化研究

针对煤矿TBM掘进巷道围岩长期稳定性问题,以淮南矿区张集矿TBM掘进某瓦斯抽采巷为工程背景,开展了巷道围岩时效变形分析及支护参数优化研究。通过在TBM掘进巷道施工现场钻取砂质泥岩岩样,开展蠕变试验,获得CVISC蠕变参数|在数值模拟软件中引入CVISC蠕变模型,对不同支护工况下TBM掘进巷道围岩进行为期100d的蠕变变形模拟,获得各支护工况下巷道围岩时效变形特征和应力场及塑性分布区的演化规律|基于数值模拟结果,将优化后的锚杆+钢筋网联合支护体系应用于TBM施工巷道,并对TBM施工巷道进行围岩变形监测和锚杆轴力监测,现场实测结果表明采用的优化支护方案可有效控制围岩变形,且巷道稳定性较好。