深井高应力巷道围岩变形及控制技术研究

为了解决赵固一矿2号煤层11271胶带巷围岩变形破坏严重的问题,通过现场监测数据分析地质力学参数和原支护方案围岩变形破坏规律,指出围岩强度低、赋存水文地质环境复杂、应力集中系数高、支护强度无法达到要求是巷道围岩变形破坏的主要原因。提出了强力一次支护理论,采用全长预应力锚固强力锚杆锚索控制技术提高顶板初期支护预应力和支护强度,加强两帮支护的支护方案。现场试验效果表明:无论是从锚杆索受力还是从巷道顶底板和两帮变形量来看,采用全长预应力锚固强帮控顶技术后,巷道变形得到有了效控制,而且保证了正常回采。     

煤矿松散煤层破碎顶板巷道支护技术研究

安阳煤矿1512工作面胶带巷沿5号煤层顶板掘进,煤层松散顶板破碎,巷道支护难度大。通过现场原位测试地应力大小和方向、顶帮煤岩体强度和节理裂隙发育情况、顶底板岩石矿物成分分析等手段,揭示巷道变形机理为煤层强度低且松散,顶板砂质泥岩完整性差,顶底板岩石黏土矿物含量高遇水易软化和膨胀,加之锚杆锚索预紧力低且护表构件面积小,锚杆锚索预紧力不能实现有效扩散,巷道初始支护强度低,以上因素综合影响致使巷道产生较大变形。针对性提出以提高锚杆锚索预紧力并增加支护构件护表面积为技术核心,设计了巷道支护方案,进行了现场试验,矿压监测结果显示,高预紧力锚杆锚索+喷浆支护的协同控制技术方案,基本解决了安阳煤矿松散煤层破碎顶板巷道支护难题。     

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。     

特厚煤层全煤巷道高预应力锚杆支护技术与实例分析

针对同煤集团特厚煤层开采矿井的特厚顶煤巷道中,锚杆锚索无法全部锚固到稳定岩层、巷道断面大、综放开采采动影响强烈等一系列难题,在分析锚杆锚索在煤层中的锚固性能、高预应力对全煤巷道围岩控制机理基础上,研究了高预应力锚杆支护技术,进行了火成岩侵入影响破碎围岩大巷、强烈动压影响大断面煤巷、深部多次动压影响巷道等复杂困难巷道的支护设计与井下支护效果分析。在塔山、麻家梁煤矿的应用结果表明,高预应力锚杆支护技术能够有效控制特厚煤层全煤巷道的强烈变形,满足煤矿安全高效生产的要求。     

断层破碎带极松散煤体巷道强化支护技术

为解决枣园煤业断层破碎带极松散煤体巷道支护难题,归纳了此类巷道的变形破坏特征,分析认为此类巷道变形破坏的主要原因为地质构造复杂、原岩应力高,围岩峰后出现应变软化和围岩承载性能未能充分发挥。根据强化支护技术的原理,从提高支护体系和围岩自身承载性能出发,采用了以"四高"锚杆强化支护技术和预应力长锚索加固顶板为关键技术手段的强化支护技术。矿压观测表明,掘进期间巷道两帮移近量近400 mm,顶板下沉量110 mm左右,巷道围岩变形得到了有效控制,巷道断面满足生产需要。     

高应力泥岩顶板巷道围岩失稳特征及控制分析

通过对高应力泥岩顶板回采巷道破坏特征、力学变形机制及失稳原因分析,建立了回采巷道锚杆-锚索支护区变形协调方程,提出了高应力泥岩顶板回采巷道围岩控制关键技术,确定了预留断面高强预应力锚杆-锚索协调变形支护方案,并对设计方案进行了数值计算与工业性试验。结果表明:高应力泥岩顶板巷道表现为顶板破碎严重及离层量大、两帮呈非对称收敛变形与底鼓量大的特征;高应力及泥岩顶板软弱围岩是巷道围岩产生破坏的内在原因,锚杆-锚索支护强度过低及锚杆-锚索支护区非协调变形则是巷道围岩破坏失稳的外在原因;古汉山矿13051回采巷道围岩为高应力-节理化-膨胀性复合型(HJS)软岩,为Ⅰ_(AB)Ⅱ_(AB)Ⅲ_(ABD)复合型力学变形机制,采用设计支护方案后,巷道围岩变形能利于释放,围岩压力减小,锚杆-锚索受力均匀,巷道围岩变形保持在可控范围内,预留断面高强预应力锚杆-锚索协调变形支护利于巷道围岩稳定。     

极不稳定煤层巷道围岩变形控制技术及其应用

针对郭家地煤矿极不稳定煤层巷道破坏严重的问题,分析了巷道围岩受力和变形特征,提出原支护失效的原因,即巷道煤层厚度变化较大、矿山压力显现规律不易确定、支护系统没有起到主动承载和控制围岩变形的作用、工程条件复杂和底板遇水容易膨胀.采用UDEC数值模拟软件对不同支护方案进行模拟分析,提出使用高强度锚杆支护方案进行巷道施工.现场监测结果表明,高强度锚杆支护能减小巷道围岩应力集中和围岩破碎区范围,提高围岩强度、初期支护刚度、支护阻力和承载结构稳定性,有效控制巷道围岩变形破坏.     

泉店煤矿高应力大断面巷道支护方式探讨

泉店煤矿巷道围岩岩性松散、破碎,应力集中程度较高,围岩体整体强度偏低,在高应力作用下巷道围岩的剪胀变形较为强烈,局部承载结构破坏诱发锚网支护大面积失效,承载结构稳定性降低。实施高强度结构稳定型二次锚网支护,利用较高的锚网支护强度控制围岩的塑性变形,采用结构补偿锚索替代树脂锚杆支护。     

复合顶板松软煤层巷道破坏机理及高预应力支护技术

针对崇升煤矿采区巷道顶板为复合顶板,两帮强度低,传统棚式支护难以控制围岩变形量大这一问题,基于实验室力学性能测试及巷道围岩控制理论,采用理论分析及数值模拟计算的方法,对复合顶板松软煤层巷道的破坏机理及高性能预应力支护体系进行了研究,得出了巷道围岩连锁失稳、破坏机理及其相关解决技术。现场工业性试验表明,采用高性能预应力支护技术后,顶板下沉量为43 mm,两帮移近量为115 mm,离层量控制在33 mm以内,效果良好,得出高性能预应力锚杆支护可以较好控制复合顶板松软煤层巷道的围岩变形,提高巷道的整体稳定性。     

软岩应力集中区巷道锚注组合支护技术

煤矿锚杆支护技术是煤炭开采的一项关键技术。针对深部复杂地质条件下采动动压影响区内的矿井、采区主要巷道支护,采用高预应力锚杆、锚索和注浆联合加固支护技术,可实现有效控制围岩变形与破坏,避免巷道多次维修。并通过高压注浆技术实现锚杆、锚索全长锚固支护和对松散破碎岩体进行充填、固化、加固,能更好地发挥岩层与锚杆杆体共同抗剪切作用,抑制围岩离层与错动,充分发挥锚固岩体的自承、自稳能力。解决深井高地压复杂地质条件下采动动压影响区内的主要巷道支护技术难题,为矿井实现高产高效创造了条件。     

复杂地质构造区域软岩层巷道围岩控制技术研究与应用

以软岩层矿井复杂地质构造区域巷道掘进与围岩控制为工程背景,在对巷道围岩应力环境、岩体强度、围岩内部裂隙发育状况详细测定和围岩可锚性试验的基础上,提出"强力锚杆初始支护+破碎围岩注浆加固+高预应力锚索加强支护"的巷道围岩控制技术。实践表明,强力锚杆支护系统与破碎围岩注浆加固相结合的围岩控制方式,是解决复杂地质构造区域软岩层巷道围岩控制难题的有效途径。     

松软破碎煤巷两帮深孔卸压注浆支护技术数值分析

以松散破碎煤层回采巷道为背景,借鉴岩土工程中的"土钉墙"地基支护机理,提出两帮深孔卸压注浆支护技术。理论分析表明:松软煤层巷道两帮极限平衡区范围较大,现有的锚杆锚索支护方式难以保证巷道的稳定。在煤巷两帮一定范围内注浆能够再造承载层,提高两帮煤体的强度。通过数值模拟对巷道围岩注浆前后的极限平衡区、位移量和应力分布进行对比分析表明,松软破碎煤体两帮深孔注浆可以再造承载层,有效地控制巷道变形,提高巷道的整体稳定性。     

煤矿深部巷道锚杆支护理论与技术研究新进展

针对我国深部高地压巷道围岩条件的特殊性与复杂性及巷道支护存在的问题,分析了高地压巷道围岩变形与破坏机理、支护系统控制围岩变形的作用。介绍了适用于深部巷道围岩的地质力学快速测试系统:包括地应力测量、围岩强度原位测试及围岩结构观察;高预应力、强力锚杆支护系统:包括高冲击韧性强力锚杆,大吨位、大延伸率单体锚索,高刚度钢带。介绍了高预应力、强力锚杆支护系统在新汶矿区和金川镍矿的应用情况。实践表明:高预应力、强力锚杆支护系统是深部巷道较有效的支护形式。     

深井高地压软岩新型树脂锚固剂全长锚固支护技术

煤矿锚杆支护技术是煤炭开采的一项关键技术。随着矿井产量和效率不断提高,淮南矿区锚杆支护率已达到90%以上。针对淮南矿区深部复杂地质条件,采用高预应力、强力锚杆支护及锚杆和锚索联合支护技术,从顶板比较稳定的煤巷,到复合、破碎的顶板巷道;从实体煤巷,到高应力、高地压的沿空掘巷,到稳定及松软的岩巷等,实现一次支护有效控制围岩变形与破坏,避免巷道多次维修。特别是锚杆全长锚固支护技术成功应用,解决了软岩、松散破碎巷道的支护技术问题,能更好地发挥岩层与锚杆杆体共同抗剪切作用,抑制围岩离层与错动,充分发挥锚固岩体的自承能力。初步解决了深井高地压复杂地质条件下的巷道快速掘进、快速支护技术难题,为矿井、工作面实现高产高效创造了条件。     

围岩破碎巷道支护技术研究

为了研究某矿采区破碎围岩巷道的支护技术,采用钻孔窥视仪分析了巷道顶板和两帮的围岩破碎情况;在钻孔窥视观测的基础上,结合实践经验,提出了采用高预应力锚杆锚索+金属网+W钢带+巷道表面喷射混凝土的方法,巷道矿压观测表明,试验巷道采用研究确定的支护参数和支护手段,能够有效的控制破碎围岩巷道的围岩变形。     

大尹格庄金矿深部巷道锚杆支护参数优化

为解决大尹格庄金矿深部复杂应力环境下破碎围岩巷道的支护问题,根据现场实际情况,分析破碎围岩巷道变形破坏规律,提出应用玻璃钢锚杆与管缝锚杆联合支护技术为核心的支护结构.经过理论分析和数值模拟计算,确定了合理经济的支护参数和新的支护方案,能够显著地提高围岩的强度和承载能力,有效地控制破碎围岩巷道的围岩变形,为解决类似工程难...     

深井高地压软岩应力集中区巷道锚注组合支护技术

针对深部复杂地质条件下采动动压影响区内的矿井、采区主要巷道,采用高预应力锚杆、锚索和注浆联合加固支护技术,可实现有效控制围岩变形与破坏,避免巷道多次维修。并通过高压注浆技术实现锚杆、锚索全长锚固支护和对松散破碎岩体的充填、固化和加固,能更好地发挥岩层与锚杆杆体共同抗剪切作用,抑制围岩离层与错动,充分发挥锚固岩体的自承、自稳能力。解决深井高地压复杂地质条件下采动动压影响区内的主要巷道支护技术难题,从支护效果、支护成本、安全可靠等方面为矿井实现高产高效创造了前提条件。     

深部大变形巷道锚杆支护理论与技术研究进展

深部大变形巷道的锚杆支护问题是目前煤炭开采领域科学研究的热点之一.简要总结了传统的锚杆支护理论和近年来国内外学者专家提出的深部巷道支护新理论和新技术,介绍了本团队在深部巷道锚杆支护研究方面取得的阶段性成果.认为深部巷道围岩存在不可控的"给定变形";锚杆预应力及支护阻力无法控制深部巷道塑性区的发展,预应力对抑制破碎区围岩的离层、剪胀等非连续变形作用较大;锚杆施加高预应力可在围岩中产生较大压应力带,充分发挥锚杆主动支护作用与群锚功能,可有效降低塑性区向深处扩展速率;锚杆从支护到失效,其锚固力随围岩变形一般要经历稳定、减小、残余锚固力3个阶段;深部大变形巷道锚杆支护应满足2个条件,所受载荷不超过极限强度、锚固基础不受塑性区影响;采用基于高阻让压设计理念的可接长锚杆能较好的适应深部巷道锚杆支护要求.     

全锚索支护软弱煤层碎胀顶板巷道的探析

赵庄煤矿3号煤层井田由于受到多期地质构造的影响,煤层松软破碎,顶板碎胀易剥落,巷道破坏严重:顶板下沉易冒落,巷道移近量大,底鼓严重,有的地段达到1m,支护难度较大.根据赵庄煤矿巷道围岩变形特征,设计采用高预应力短锚索支护巷道顶板,通过大幅度提高巷道支护体系的强度和刚度,有效地抑制围岩变形.在井下的试验中,采用了高预应力...     

基于预应力锚和自应力注的破碎围岩锚注加固应用研究

针对高应力巷道围岩锚注中注浆锚杆锚固力低和水泥基注浆材料自收缩造成控制效果不佳的问题,提出基于预应力锚和自应力注的破碎围岩锚注加固方法.以平煤十矿变电所巷道为工程背景,基于原支护方式失稳机理分析,探究裂隙岩体自应力浆液加固原理,研发新型高强预应力注浆锚杆系统,形成基于预应力锚和自应力注的破碎围岩锚注支护方案.通过浆岩界面SEM扫描、围岩钻孔窥视、锚杆索受力和围岩变形监测等方法综合评价该新型预应力锚注的工程应用效果.结果表明:通过高强预应力注浆锚杆的轴向约束应力与自应力浆液的膨胀应力使加固围岩处于准三维受力状态,实现了破碎围岩的强化与损伤修复;新型高强预应力注浆锚杆具有预应力大、预应力施加标准、锚固力高、杆体强度高等优点,能够对围岩提供高轴向约束;新型锚注加固后,注浆浆脉充填围岩裂隙,浆液结石体与岩体结合致密;注浆锚杆索受力稳定,巷道表面围岩最大位移为83 mm,说明通过新型预应力锚注加固方案实现了变电所巷道围岩稳定性控制.