大变形巷道锚固系统让压装置设计与支护方案优化

随着我国煤矿开采深度的加大,伴随出现的巷道大变形、矿压显现明显等诸多现象愈发严重。为解决深部回采巷道大变形,决定对影响锚固系统锚固性能的核心要素进行研究。通过对锚固系统荷载传递过程现场光纤锚杆试验监测,明确了不同锚固参数下锚固系统受力状态分布特点;通过实验室试验与数值模拟研究,制定了适用于大变形巷道的锚固系统外固元让压装置设计准则;通过现场试验研究,进一步明确了不同内固元参数下锚杆的受力反馈特征与巷道围岩的协同控制效果。基于优化内固元参数辅以让压装置,进行大变形巷道支护方案优化设计,现场工业性试验监测结果表明：优化的支护方案可有效把回采期间巷道收敛量控制在300 mm以内、顶板深部最大离层位移在100 mm以内,且设计的新型让压装置可产生一定形变,有助于提升锚固系统整体的稳定性。研究成果可对解决深部巷道大变形支护难题提供一定的参考。     

深部技改工程竖井开拓方案比选研究

为了减少深部技改工程竖井开拓的投资,缩短基建周期,充分利用现有的开拓竖井工程和地表构筑物条件下,结合南、北选厂的生产能力,较好地适应深部矿体的赋存状况,针对深部竖井开拓工程不同的布置情况,提出了三种竖井开拓方案。分别对这三种方案进行投资估算,采用定量和定性分析方法,经过经济技术分析、运行分析和基建周期比较,比选结果第3种为最优的竖井开拓方案。研究结果表明:第3种方案充分利用现有的竖井开拓工程和地表构筑物,能够满足生产提升运输的需要,与南主井、北主井提升能力和选厂生产能力相匹配;通风方式采用中央对角式,通风效果好,而且投资少,基建周期短。     

基于数值模拟方法的巷道支护参数优化

为了加强控制巷道围岩变形,对某矿深部巷道现有锚杆支护方案支护效果进行监测,监测结果显示围岩变形没有起到有效的控制作用,随着时间的推移巷道变形仍然持续,锚杆支护没有起到预期的支护效果。为分析开采过程中深部巷道在锚杆支护状态下的围岩变形特征,采用FLAC模拟软件对不同锚杆支护方案条件下的巷道变形进行研究。从模拟的结果可以看出在锚杆间距和排距都加密后的支护效果较为明显,巷道变形得到有效控制。     

河台金矿高村矿床深部开采设计研究

根据河台金矿高村矿床深部矿体特征和开采技术条件,对深部矿体开拓方案、通风系统进行了多方案比较选择,提出了下盘盲竖井开拓和新建东回风井与现有竖井构成对角式通风系统。且为了解决深部开采产生的地压问题,建议采用全尾砂胶结充填和高水固结尾砂充填采矿方法取代浅孔留矿法,为下一步开采设计和建设提供参考。     

深部软岩巷道支护技术研究

龙固煤矿副井重车线所处地质条件复杂,属于深部高应力软岩巷道,表现出地压显现剧烈、高应力、变形大、松动范围广等特征,给深部软岩巷道围岩的支护带来了巨大的困难和挑战。因此,针对龙固煤矿的工程地质状况,提出三锚联合支护和锚注支护方案,利用FLAC3D模拟支护效果,验证支护方案的可行性。制定了矿压监测方案,对巷道表面的收敛变形进行监测,结果显示巷道围岩的变形得到有效控制,为深部软岩巷道的支护提供了一种可行性方案。     

某金矿浅部老采空区活化对竖井变形的影响

山东某金矿浅部山体塌陷与地表移动变形严重影响了竖井正常提升与井下安全生产。故采用地球物理勘探、钻探及洞穴激光扫描方法对该矿老采空区的赋存情况进行了验证探测,发现矿区浅部留有大量的老采空区,认为浅部矿体的重复采动引起老采空区活化,是导致山体塌陷、地表移动及竖井变形的根本原因。在上述分析的基础上,应用概率积分法分析老采空区全部活化与深部开采对竖井变形的影响,为该矿竖井安全运营及老采空区治理提供了可靠依据。     

某地下铁矿延深工程方案探讨

根据某铁矿深部矿体具体的开采条件和建设要求,在尽量减小矿山生产的情况下,对-380 m中段以下深部矿体开采提出了竖井延深、新掘竖井、新掘斜井等开拓方案,并进行了多方案技术经济比较分析。按推荐选择的方案,新掘竖井多延深120 m,可满足深部矿体的生产需要,保持了矿山的持续稳定生产,并为下一步深部开采预留了空间。     

某地下铁矿延深工程方案探讨

根据某铁矿深部矿体具体的开采条件和建设要求,在尽量减小矿山生产的情况下,对-380m中段以下深部矿体开采提出了竖井延深、新掘竖井、新掘斜井等开拓方案,并进行了多方案技术经济比较分析。按推荐选择的方案,新掘竖井多延深120m,可满足深部矿体的生产需要,保持了矿山的持续稳定生产,并为下一步深部开采预留了空间。     

超深竖井深部井壁支护方式优化研究

思山岭铁矿副井工程设计深度为1355.2 m,地应力高,为保障深部井筒生产安全并兼顾施工效率,采用FLAC3D对井筒深部支护方式进行数值模拟分析,将原钢筋混凝土支护方案调整为井壁围岩释能支护与钢纤维混凝土联合的支护体系,该方案在井筒深部的应用结果与数值模拟结果一致.应力应变监测结果表明,竖井衬砌1个月内,围岩最大位移值约为1～2 mm,并保持稳定,该支护体系能有效应对深部高地应力,为超深竖井支护设计提供了依据.     

基于非对称变形围岩的锚杆支护策略研究

深部穿层巷道的高地应力引起了巷道围岩的非对称变形,结合FLAC~(3D)数值模拟结果,针对这种非对称变形做了深入的破坏机理分析,提出了相应的非对称变形控制对策--锚网索+底角锚杆的非对称耦合支护,对非对称变形发生的关键部位实施了相应的加强支护方案。从监测结果来看,实施改进的支护方案后巷道围岩变形协调均匀,有效地控制了深部巷道围岩的非对称变形。     

张集煤矿-1260 m深部软岩联合支护技术实践与应用

针对张集煤矿深部支护存在的主要问题,在分析深部围岩变形机理的基础上,提出了多种深部软岩支护控制方案,通过实践,对方案进行优化,有效控制了巷道的变形量,取得较为理想的支护效果,探索出了适合该矿深部软岩支护的有效途径.     

光纤光栅技术在竖井井筒监测中的应用

为了研究复杂地质条件下竖井井筒的受力变形情况,以安徽国投新集板集煤矿风井为研究对象,采用光纤光栅技术研发的实时在线监测系统监测复杂环境条件下的竖井井筒结构,建立了运用埋入井壁混凝土中的光纤光栅传感器的波长变化来反映井筒受力的应力应变和周围温度变化的监测方法,并通过光纤传输到计算机中进行计算分析,实现远程实时在线监测。研究结果表明,基于光纤光栅技术研发的竖井井筒安全监测系统,可以对复杂地质条件下的井筒受力变形情况进行实时在线监测,对目前复杂多变地质条件下的深井开采具有重要的理论意义和现实意义。     

深部半煤岩回采巷道围岩破坏特征及支护技术

为研究深部半煤岩回采巷道围岩破坏特征,以某矿半煤岩回采巷道的具体工程地质为背景,利用弹塑性力学知识求解并绘制了该半煤岩体巷道围岩破坏状况,并运用FLAC3D建立了深部半煤岩巷道的三维数值计算模型,分析了不同支护方案作用下巷道围岩的变形破坏规律,优化了巷道支护方案与参数,提出深部半煤岩巷道围岩控制的"高强度预应力锚网索+横纵梯子梁"的联合支护方案,并在现场进行了施工与监测。结果表明:采用优化后的支护方案有效的控制了深部半煤岩巷道围岩的变形破坏,确保了深部半煤岩巷道围岩的稳定。     

煤矿深部高地应力巷道软岩底板大变形的控制

基于深部高地应力巷道软岩底板底鼓大变形力学机理的分析,对某煤矿-800 m水平轨道巷底板失稳的力学机理进行初步探讨,提出轨道巷底板变形的力学模型。针对轨道巷底板两底角剪切滑移变形、中部拉裂变形的特征,拟采用分步联合的支护策略,重点控制变形失稳的关键部位(底角、帮角)。现场监测结果表明:按照所提方案进行支护后,有效降低了角部应力集中的程度,充分调动了深部岩体的承载能力,底板的非线性大变形得到了有效地控制,使整个巷道断面形成完整、封闭的支护系统。进而保证巷道围岩的长期稳定及矿井的安全生产。     

深部开采对下盘竖井稳定性影响的研究

为研究深部开采对下盘竖井稳定性的影响,以内蒙古某金矿为工程研究背景,通过测定矿山岩体力学参数、建立矿山三维数值模型,采用数值模拟分析方法,模拟空场法开采该金矿32号矿体188～-300m的过程,得到深部矿体开采过程中下盘竖井围岩变形量、应力集中情况和塑性区分布特征。研究结果表明:32号矿体深部开采的过程中,下盘竖井围岩主要受压应力作用,且围岩所受最大压应力超过围岩抗压强度,围岩稳固性差;下盘竖井围岩中将发生较大范围的剪切破坏;下盘竖井的变形量将超过规定的安全许可范围,易发生变形破坏。     

深部沿空综掘工作面冲击地压监测方案

基于现有冲击地压监测技术与装备,结合综掘工作面实际情况,研究了深部沿空综掘工作面冲击地压监测方案。对深部综掘工作面煤体钻孔应力、巷道收敛变形、锚杆受力、煤粉量情况、微震情况进行监测方案设计,得出适用性较好的深部沿空综掘工作面冲击地压监测方案,为下一步同类巷道掘进期间冲击地压提供监测依据。     

正益煤业11-102运输巷围岩稳定性控制技术研究

为了有效控制正益煤业11-102运输巷道围岩的合理变形,通过对巷道围岩变形规律及稳定性分析,提出了针对11-102运输巷道的围岩支护方案,并对试验巷道围岩表面和深部变形量进行持续监测。结果表明:11-102运输巷在现有支护方式下围岩变形得到了明显改善,满足安全生产要求。     

基于三维通风数字孪生系统的通风系统优化研究

采用通风参数精确测量技术、三维建模技术、GinVent三维通风数字孪生技术及大数据分析技术,建立起宏坤矿区三维通风数字孪生系统。通过所建立的数字孪生系统,综合多维度变量,进行了通风系统现状定量分析、改造方案分析、柴油车尾气扩散路径分析、新掘回风竖井方案参数优化定量分析等工作;结合矿区实际生产情况,提出多种可行的优化方案。优化方案实现矿区+110 m以下深部区域有效风量翻倍提升,工作面深部污风排出时间大幅缩短。研究形成了一套以金属矿井通风系统全要素精确三维建模为基础、通风系统定量数值模拟分析为手段、三维通风数字孪生系统建设为媒介的全新金属矿井通风管理模式,为宏坤矿区深部开采、井下环境治理和矿山智能化建设提供技术储备。     

宝山矿西区深部开拓运输系统选择

湖南宝山有色金属矿业有限责任公司开采宝山矿接近40年,现有一套竖井在运行,开采中段达到-150 m,近年经过对西区深部勘探,找到了丰富的铜、铅锌资源,为了开采这部分资源并扩大现有产能,必须进行西区深部开拓方案的规划论证和设计施工,经过多方案技术经济比较,确认合理延长现有竖井,并新建箕斗井作为主井的西区深部开拓运输方案为推荐方案。     

深井软岩巷道围岩变形特征及支护参数的确定

根据马路坪矿巷道围岩主要物理、力学性质的实验室测试以及现场围岩变形的监测结果,探讨了深部软岩巷道围岩变形破坏特征.借助FLAC^3D进行数值模拟计算,分析了巷道开挖后和原支护形式下围岩破碎区、塑性区范围和应力位移分布状况;并通过数值模拟优化了支护参数,确定了二次支护时间,提出了用短锚杆或铆钉取代管缝式锚杆挂网、采用底角锚杆对巷道底板进行加固的技术方案.工业试验结果表明,该方案对深部巷道围岩变形的控制效果良好.