三维条件下煤矿巷道锚杆支护参数正交数值模拟研究

基于兴隆煤矿实际工程地质条件,采用有限差分数值模拟软件FLAC3D,通过正交试验法设计模拟方案,模拟了煤矿巷道三维空间中不同锚杆支护参数及布置形式下巷道顶板沿走向和倾向的变形破坏情况,得到了锚杆长度、预紧力、支护密度和布置形式对巷道顶板变形的影响规律,通过正交分析得出各因素对顶板变形的重要性排序依次为支护密度、预紧力、布置形式、锚杆长度。研究结论可为相似工程条件下巷道支护设计提供参考依据。     

小峪煤矿8104工作面进风巷支护设计探索

为得到8104工作面进风巷支护设计参数,采用数值模拟方法对比了3种支护方案条件下巷道围岩塑性区分布、应力分布及位移情况.数值模拟结果表明:巷道围岩应力受锚杆/索长度影响较大,增大锚杆/索长度可以有效控制巷道围岩应力集中程度,而锚杆/索预紧力对巷道围岩应力集中程度影响较小,但锚杆/索长度及预紧力在控制巷道围岩变形方面均能够起到明显作用.现场对工作面开采期间巷道围岩变形量进行监测,结果表明,巷道顶板最大移近量为93.6 mm,两帮最大移近量为70.8 mm,这说明现有支护能够较好维持巷道围岩的稳定性.     

回采巷道锚杆支护参数敏感性正交试验分析

采用正交数值模拟试验方法研究了锚杆支护参数对巷道变形与破坏的影响.选择锚杆直径、锚杆长度、锚杆间排距、锚固长度及锚杆预紧力等5个因素、4个水平的正交试验方法进行了相关的数值模拟试验.试验结果表明,锚杆间排距是影响巷道变形与破坏最敏感也是最重要的参数;锚杆预紧力是巷道锚杆支护系统的关键参数,在进行巷道锚杆支护设计时,应将锚杆预应力作为重点考虑的问题之一.     

矩形巷道支护预紧力对围岩稳定性的影响

以凉水井煤矿3-1煤破碎顶板为研究对象,对锚杆索预紧力对巷道围岩稳定性的影响进行分析。采用数值模拟的方法,分析了不同预紧力条件下,矩形断面巷道围岩的稳定性变化规律,得出不同预紧力情况下,巷道围岩变形及破坏特征,通过数值模拟,提出3-1煤矩形巷道锚杆索支护最佳预紧力方案,以达到充分发挥锚杆索的主动支护作用,降低劳动强度,提高经济效益的目的。     

高膨胀松软围岩巷道支护技术

为了解决高膨胀松软围岩巷道顶板变形量大、锚杆脱落失效等问题,利用工程类比分析、数值模拟等方法对高膨胀软岩巷道稳定性影响因素及锚杆支护技术进行了研究。研究结果表明:高膨胀松软岩层强度低,遇水易膨胀软化,是顶板破坏失稳的内因,围岩高集中应力及支护强度不足是外因,可通过优化巷道布置方式、加强支护提高巷道稳定性。研究确定了高膨胀软岩巷道树脂加长锚固锚杆锚索组合支护方案,主要参数为:锚杆间排距800 mm×900 mm,锚杆预紧扭矩不小于400 N·m;锚索间排距1 600 mm×1 800 mm,每排2根,锚索预紧力为200~250kN,并将设计支护方案进行了现场试验,取得了良好的支护效果。     

常村煤矿软岩巷道张拉型锚杆支护效果研究

目前我国煤矿巷道采用锚杆支护较为普遍,锚杆支护的主要原理是通过对锚杆尾部螺母施加预紧扭矩进行锚杆支护,这样往往造成预紧扭矩和预紧力之间的转化效率较低,锚杆受力复杂且容易破断。文章针对锚杆支护中容易出现的问题,采用张拉型锚杆进行了现场支护试验,结果表明,顶板最大下沉量为32 mm,两帮最大移近量为282 mm,顶板离层仪顶板深部及浅部均处蓝色区域,大部分锚杆预紧力大于120 kN,巷道变形量较小,巷道支护效果较好。     

预应力锚杆在辛置煤矿复合顶板巷道中的应用

为保障10-430B工作面回采巷道复合顶板围岩的稳定,根据复合顶板的具体特征,通过分析预紧力在复合顶板中的分布规律及预紧力与预紧扭矩之间的关系,确定锚杆预紧扭矩为400 N·m,并结合复合顶板特征进行高预应力锚杆支护参数设计,在复合顶板巷道采用高预应力锚杆支护后进行巷道表面位移的观测,以验证支护效果。结果表明:10-430B1巷道采用高预应力锚杆支护后,巷道掘进期间顶底板及两帮的最大变形量分别为143 mm和203 mm,保障了复合顶板巷道围岩的稳定。     

巷道锚杆锚索协同支护数值模拟研究

基于锚杆、锚索协同支护原理,在围岩条件和锚杆、锚索其他支护参数一定的情况下,采用正交试验设计方法,运用FLAC3D数值模拟软件对锚索预紧力、锚索长度、锚索锚固长度3个支护参数对巷道围岩变形影响规律和它们之间的协同匹配关系进行研究分析。结果表明:影响围岩顶底板、两帮变形的主要因素是锚索预紧力,锚索预紧力的大小对巷道变形的影响最为显著,而锚索长度和锚固长度的影响相对较小;锚杆预紧力须和锚索预紧力协同配合,共同控制围岩的变形,预紧力为20kN的锚杆和预紧力为100kN的锚索在巷道顶底板变形控制中能达到很好的协同配合作用;巷道围岩顶底板和两帮的围岩稳定性控制的机理不同,需要采取的支护理念和支护参数也不同;锚索锚固长度对围岩位移变化的影响规律是锚索长度对围岩位移变化影响规律的侧面描述,呈负相关的关系。     

不同支护形式下深部巷道支护对比试验研究

针对协庄矿1202E运输巷支护现状,通过现场工业性试验,对相同条件下深部软岩巷道采用原全螺纹钢锚杆支护、淮北高强锚杆支护和高预紧力强力锚杆支护3种支护形式进行对比试验研究,分析了试验结果。试验结果表明,全螺纹钢锚杆支护由于强度低、预紧力小,支护效果差,断面收缩率为45.5%;淮北高强锚杆支护在锚杆受力和控制巷道变形方面有所改善,但还不能满足支护要求;高预紧力强力锚杆强度与刚度大,实现了高预紧力,杜绝了锚杆拉伸破坏,有效控制了顶板离层和两帮位移,顶板离层量小于10 mm,底臌量在300mm以内,两帮移近量小于200mm,断面收缩率仅为13.6%。因此,相比前两种支护,高预紧力强力锚杆支护能更有效地控制巷道围岩变形发展,提高围岩的稳定性。     

裕兴煤矿15109工作面回风巷支护技术研究

针对裕兴煤矿15108工作面回风巷顶板离层、两帮围岩变形破坏严重、巷道支护困难的问题,通过对15108工作面现场监测数据进行分析,研究15108工作面回采巷道围岩应力分布规律及变形破坏特征,在15108工作面回风巷支护方式基础上对相邻工作面15109回风巷锚杆支护参数进行设计、优化;通过FLAC~(3D)数值模拟软件模拟不同支护参数下巷道应力分布特征与巷道变形量,对比分析不同方案模拟结果确定合理的支护参数。结果表明:当锚杆预紧力不变,采用方案一、二、三时回风巷围岩都得到有效控制,支护效果比较明显;当锚杆间排距不变,锚杆预紧力越大巷道顶底板变化越小,支护效果越好。考虑工程需要及支护成本确定方案三中锚杆间距为800 mm、预紧力为80 k N为最优方案。