软岩巷道监测设计与应用研究

随着易采资源的日益枯竭,矿山开采逐渐向不良围岩及深部等区域发展。以软岩区域矿山开采为例,由于软岩巷道变形快,稳定性差,因此,为了确保软岩区域巷道的施工安全,针对软岩区域开挖后的应力变化和巷道变形问题,设计了基于JTM-V2000B型压力计和VWM型振弦式多点位移计的监测方案,应结合巷道围岩的实际情况,重点监测稳定性差的特殊区域。将方案应用于某河床下铝土矿页岩巷道的施工监测,现场监测数据反映了软岩巷道开挖后的应力和位移变化趋势,软岩较大的塑性变形使地应力逐渐向围岩内部转移,同时也导致巷道断面缩小。应力和位移的监测结果可以指导巷道支护设计和支护时机确定。     

深部巷道交岔点围岩变形及稳定性研究

针对深部软岩巷道设计、支护和围岩稳定性控制方面存在的问题,通过数值模拟正交试验得出水平应力作用角、侧压系数、岩体强度和分岔角等主要地质结构因素对深部软岩巷道交岔点围岩变形和稳定性的影响变化规律.研究表明,与可控因素分岔角相比,埋深、平均侧压力系数、围岩强度对深部巷道交岔点的影响是显著的,而岩体强度则是影响深部巷道交岔点稳定性的最主要的因素,并以此得出了深部巷道设计的最佳地质和结构参数.     

深部软岩及围岩力学特性分析

深部巷道支护技术成为目前制约煤矿深部开采的重要因素之一,进行众多复杂的措施来多次维护深部巷道围岩虽已取得一定效果,但有效控制深部破碎、软弱围岩大变形仍非常困难。软岩巷道具有高地压、难支护和持续变形的特点,所以,通过相似模拟实验对复杂环境高应力软岩巷道围岩力学性质进行研究,分析深部软岩的力学特性及变性机制。这对于深部软岩开挖巷道的支护具有指导意义。     

基于软岩巷道围岩分类的支护方案优化

针对软岩巷道难支护等问题,综合分析围岩稳定性影响因素及软岩巷道围岩控制理论,建立了软岩巷道围岩稳定性综合分类表及支护参数取值建议表;采用FLAC3D数值模拟软件,揭示了不同围岩类别的巷道在不同支护设计下围岩塑性区演化规律及变形破坏特征,优化各类围岩支护方案。根据软岩巷道围岩综合分类表及支护参数取值建议表,提出了穿脉运输巷支护与修复加固技术方案;现场监测结果表明,修复加固方案能有效控制巷道变形,该围岩分类表及支护参数取值建议表在软岩巷道支护设计与施工中具有较好的工程应用价值。     

深部煤巷围岩稳定性控制设计

对于深部巷道来说,高水平应力是影响巷道稳定性的重要因素之一。基于高水平应力影响巷道稳定性以及岩梁跨度随巷道变形而增大两个因素,建立了新的锚固岩梁力学模型,对深部煤巷支护参数进行了设计,得出了新元矿3108顺槽支护参数。通过现场监测,得到施加支护后的顶板下沉量、顶底板移近量及两帮移近量最大值分别为124,210,140mm,支护方式有效控制了围岩变形,保证了巷道围岩稳定性。     

深部软岩巷道围岩变形破坏的相似模拟试验

为模拟深部强度低,变形大的软岩巷道,运用地质力学模拟原理和以往相似模拟材料特点,针对曲江矿-850 m东大巷巷道围岩表现出来的两帮和顶底板实测不对称大变形特征,研制一种水泥为胶结材料,土和河砂为骨料的深部软岩相似材料.采用该相似材料进行大型深部软岩巷道模拟试验.结果表明:模拟的深部软岩巷道在开挖后因原岩应力解除具有一定的变形,而模型巷道底鼓和顶板下沉现象除受预加高应力和连续载荷影响外,巷道的左右边墙破坏对巷道顶底板结构稳定性也有影响;且巷道四周围岩变形破坏呈现非对称性特征.此研究成果可为进一步分析巷道围岩损伤及破裂演化规律奠定基础,也可为巷道支护设计,围岩控制等工程实践提供依据.     

软岩动压巷道围岩稳定性原理及控制技术研究

针对张双楼煤矿西大巷围岩力学性质,主要是膨胀性泥岩在浅部遇水破碎、扩容的特征、深部膨胀特征,通过现场测试、建立力学模型、数值计算,对西大巷稳定性的力学效应、受采动影响时围岩塑性区及破碎区宽度及变形与采动支承应力的关系分析,分析在采动支承应力作用下的软岩巷道,其围岩破碎区、塑性区的范围,巷道变形与破碎围岩塑性区范围、峰后强度、支护的关系,研究动压软岩巷道围岩变形机理、软岩巷道围岩流动规律,提出了深井巷道围岩控制的“内、外结构“稳定性原理。针对西大巷围岩地质条件,依据研究的成果,寻求巷道稳定控制技术,并通过工业性试验检验,使得西大巷由研究试验前的强烈变形到研究后的基本稳定。     

深部开采巷道围岩稳定性监测及分析

随着三山岛金矿开采深度不断增加,地应力增大、地温升高、涌水量和净水压力增大,巷道围岩的变形破坏日益严重,冒顶和片帮等突发工程事故发生几率增加,作业环境恶化和生产成本急剧增加等一系列问题突出。为了及时掌握深部巷道围岩的稳定性,在-555 m水平巷道布置3个断面收敛计、2个多点位移计、4个钻孔应力计,分别对巷道的表面位移、深部位移、围岩压力进行监测。通过采集和分析监测数据,及时准确地对巷道的围岩稳定性做出评价,为矿山的安全高效生产提供科学指导。     

深部软岩巷道围岩变形特征及数值模拟分析

针对深部煤矿开采条件下软岩巷道围岩出现持续流变时间长、变形大、地压高、巷道难以维护等特点，首先分析了深部软岩巷道变形特征，采用FLAC^3D数值模拟软件，分析了不同埋深条件下巷道围岩垂直应力分布、水平应力分布以及巷道围岩塑性区扩展规律。研究得出，深部软岩巷道的围岩岩块呈松散破碎形态，相互翻转和滑移，岩体的模量和强度低；随着巷道埋深的逐渐增加，巷道围岩应力集中系数逐渐减小，巷道垂直、水平应力峰值逐渐变大，塑性破坏范围扩展速率逐渐增加。研究为深部软岩巷道支护提供理论基础。     

深部软岩巷道支护围岩结构的变化规律研究

采用FLAC3D应变软化模型,结合顾桥矿11-2轨道下山工业性实验,对深部软岩巷道的围岩分区变化特征和承载机理进行分析,研究表明:在深部软岩巷道中3 m以内的围岩位移变形和应变较大,围岩破坏严重,是支护的主要对象;在3 m以外、12 m以内的围岩应力相对集中,是支护围岩结构的主体,控制位移变形向巷道深部发展,并保护巷道表面的围岩与支护结构共同发挥支护效应,有效提高了巷道的整体稳定性。     

深部高应力膨胀性软岩巷道锚注支护技术及相似模拟试验研究

针对唐口煤矿深部高应力膨胀性软岩巷道的变形特征, 通过对围岩物理力学性能的测试、围岩破坏机理分析和相似模拟试验, 提出了采用以锚注为核心的锚网喷注联合支护体系来解决深部高应力膨胀性软岩巷道的支护难题。监测结果表明, 锚网喷注联合支护既维持了巷道的稳定, 又提高了施工速度, 节约了支护成本。     

拜什塔木铜矿爆破开采软岩巷道围岩损伤规律研究

为了揭示中深孔爆破对软岩巷道围岩产生的损伤规律,以拜什塔木铜矿项目为依托,采用井下监测开采巷道围岩位移和巷道收敛变形的方法,对软岩巷道围岩在中深孔爆破作用下累计损伤规律进行了研究。结果表明,随着爆破不断向深部扩展,岩石蠕变速率不断增大,且靠近空区部分测点表现为向围岩深部移动的特征,软岩巷道围岩最大位移量为4 cm,表明现有支护形式可以抑制软岩巷道围岩变形的继续发展。10中段2^#测点的收敛速率介于0.02~0.5 mm/d之间,属于欠稳定巷道; 1^#测点巷道收敛速率均大于0.5 mm/d,属于不稳定巷道,虽有减缓趋势,但变形量不断增加,且水平方向变形大于垂直方向变形,不利于软岩巷道围岩的稳定,应采取措施加固软岩巷道。     

深部软岩巷道矿压监测与收敛变形研究

深部软岩巷道岩性不均匀,各岩层岩性差别较大,岩石遇水风化软化现象严重。矿压监测能够确定工程岩体力学属性,对增加矿井产量,提高矿井的经济效益具有重要的意义。收敛变形测试是对支护效果的检验与评价,为确定最经济有效的支护方案提供了依据。内蒙古上海庙矿业有限责任公司榆树井矿巷道施工出现了变形、开裂、底臌现象,顶板及两帮位移变形较大,为了保证巷道的稳定和生产的安全,进行了矿压监测和收敛变形测试,为矿区软岩巷道工程的综合治理提供必要的基础。     

锚网索支护技术在软厚泥岩巷道中的应用

软岩巷道的维护问题一直困扰着地下岩土工程界,已经成为阻碍煤矿安全生产的一个重要因素。为了进一步认清软岩巷道的控制机理及提出合理的控制思路,以某矿典型的软岩巷道为研究对象,在分析巷道围岩变形特征和现场观测围岩内部破裂规律的基础上,提出采用高强度锚网索组合控制巷道的思路,经过现场工业性试验,该方案可以有效地控制围岩的变形和内部裂隙发育,实现该类巷道围岩的稳定。     

千米深井软岩巷道挤压变形力学特性及控制研究

 为了研究千米深井软岩巷道挤压变形力学特性及控制对策,以淮南朱集煤矿-906m东翼轨道大巷为依托工程开展研究,该巷道为典型的千米深部高地应力软岩巷道,开挖后围岩产生强烈的挤压变形。通过现场地应力测试获取地应力值和室内岩石力学试验获取围岩力学参数,根据Hoek挤压变形等级曲线判断出该巷道变形为非常严重的挤压变形;通过Phase2有限元数值仿真软件分析了该巷道的围岩稳定性,计算结果表明巷道开挖后围岩变形破坏严重,拱顶位移和底臌量大,与现场情况吻合。基于深部岩石巷道围岩稳定性控制理论和“分步联合支护”理念,针对该巷道的挤压变形特点制定了相应的支护方案,其主导思想是增强围岩自身强度和支护结构的抗变形能力,尤其重视底板支护。通过有限元数值软件计算分析和现场监测验证、评价了该支护体系的强度,结果表明所提出的支护方案取得了良好的效果,能够有效的控制围岩挤压变形。     

软岩巷道修复支护技术研究与应用

针对211运输石门破碎软岩巷道变形量大、断面收缩周期短、支护困难的问题,通过分析巷道受力情况,找出现有支护的薄弱环节,提出采用全断面锚杆加注浆支护方案进行修复。现场观测表明,巷道顶板、底板、两帮的变形量都得到了有效控制。     

软岩巷道变形破坏机理分析研究

煤矿软岩巷道支护问题是煤矿开采等地下工程维护中的一大技术难题,而巷道底鼓又是巷道围岩变形破坏的一种主要形式,采用现场实测和数值计算相结合的方法,探讨了软岩巷道的变形规律及破坏特点,得出了一些规律性的认识.     

基于围压恢复加固理论的软岩巷道支护机理研究

以首云铁矿为工程背景,针对其矿岩水理性差、稳定性差等特点,采用室内试验、理论分析、现场实践和监测分析等综合方式,提出了长短锚杆结合的锚喷网支护,配合强化的护表结构和支架的联合支护方式。结果表明,临时支护有效地封闭了围岩,避免了开挖巷道的进一步破坏,长短锚杆相结合充分利用了深部围岩稳定性,将开挖区应力进行了转移,以钢筋条带和喷浆进行的护表结构对上部围岩提供了有力支撑。监测表明,巷道表面位移累计量不超过30mm,有效地抑制了巷道变形,所得结论对软破岩巷道支护具有重要的借鉴意义。     

深部巷道裂隙围岩危险体判定及应力监测预警

工程岩体是由节理、裂隙等结构组成的不连续介质体,深部巷道处于高地压、强扰动的复杂工程环境中,裂隙岩体的稳定性是深部工程安全稳定性研究的重要课题。本文以矿井深部巷道为研究对象,构建离散裂隙网络模型,获得等效岩体参数,并以此建立裂隙岩体工程模型;分析工程巷道裂隙围岩的应力、变形和破坏特征。模拟试验结果表明:斜联巷、釆联巷、水仓与主运输巷交叉等位置是应力集中区,易产生张拉、剪切破坏;根据数值模拟获得的应力集中危险区域分布特点,布设围岩应力监测网络,成功预警位于斜联巷和水仓连接巷的顶板塌落事故,为矿山设备、人员安全提供了可靠的保障。     

深井强动压作用巷道强化控制技术研究及应用

煤系地层围岩软弱,在高地压作用下开采深部煤层时,由于埋深大使得巷道的围岩变形严重,巷道的顶板及底鼓量均大于浅埋深巷道,导致深部巷道围岩稳定性控制与支护的难度加大,影响顶帮的稳定从而使得整个巷道失去稳定。通过分析巷道变形破坏机理,根据锚杆索支护理论与注浆加固理论制定了“巷道扩刷+顶帮分区耦合强力支护+底角卸压与加固+底板注浆加固、底板锚索束+喷射钢纤维混凝土+顶板与两帮高压注浆加固”的高强度联合支护方案,确定了支护参数,有效解决了深井强动压大变形巷道的支护问题。通过对现场进行监测,巷道变形量明显减小,巷道变形得到了有效控制。为同类条件下的深井强动压巷道的全断面支护问题提供了新的思路和方法。