深部工程软岩巷道“双壳”支护理论与技术

在详细分析深部巷道围岩变形特征及主要影响因素的基础上,提出了深部巷道"双壳"支护理论,认为通过对巷道浅部进行支护形成浅部应力支护壳,对巷道深部进行加固形成深部应力加固壳,深浅壳体形成的支护体系能有效减小巷道围岩破坏范围,阻隔深部高地应力传播,保持巷道围岩稳定与巷道成形。根据巷道破坏范围不同,构建了由"单壳"支护、连续"双壳"支护和非连续"双壳"支护组成的巷道"双壳"围岩支护体系,并分析了巷道"双壳"围岩支护机理,研发了深部巷道"双壳"支护技术。以陶二煤矿深部巷道修复工程实践为例,验证了深部巷道"双壳"支护的合理性。     

“三软”煤层采准巷道全锚索支护技术

在对红庙六区生产地质条件详细分析和总结已有研究成果的基础上,提出"三软"破碎煤层采准巷道支护原则,提出了"全断面锚索支护、底板锚索注浆与破碎围岩体注浆加固"相结合的巷道围岩综合维护技术。现场试验与应用结果表明,该巷道围岩综合维护技术实现了"三软"破碎煤层采准巷道的一次支护,虽然初始支护材料成本有所增加,但大大减少了巷道使用期间的返修工程量和综合维护成本,取得了良好的技术经济效益。     

高压破碎围岩变形机理与控制对策研究

针对新兴煤矿巷道高埋深、高地压、围岩松软破碎、巷道变形量大及巷道复修率高的难题,分析巷道高压破碎变形机理。根据巷道围岩压力作用与分布、巷道围岩地质条件与巷道支护相互耦合的规律,确定"放、让、抗"的矿压控制原理。并结合实际确定基本支护方式采用增强支护方式、破碎围岩注浆补强加固和全断面进行支护的控制方案。现场矿压监测证明,该成套技术取得了较好的技术效果。     

大倾角“三软”煤层巷道关键部位强化支护技术研究

大倾角"三软"煤层回采巷道围岩变形严重、支护难度普遍较大,为提高此类巷道的围岩控制效果,通过建立巷道围岩力学模型,对巷道顶板、两帮、底板岩层受力情况进行了系统分析,确定了围岩变形的关键部位及主要影响因素,结合复合顶板巷道不同层位组合抗弯强度变化特征,分析了巷道关键部位强化支护机理,提出了"强帮固顶、强顶护帮"的联合支护技术思路与方案。工程实践表明,大倾角"三软"煤层回采巷道在层位选择合理的情况下,通过采用关键部位强化支护技术,能有效提高巷道整体承载能力,巷道围岩变形量减少80%以上,效果显著。     

巷道围岩“卸压—支护”控制技术在巷道二次支护中的探索

为了防止因采煤工作面与邻近工作面的采动影响,造成巷道围岩发生形变,破坏巷道支护,结合马兰矿原巷道采用的锚杆支护已不能满足安全、生产的实际情况下,对巷道进行全锚索二次支护,提出了巷道围岩"卸压—支护"控制技术。该技术有效控制了巷道顶底板、两帮的围岩变形,使得巷道围岩保持完整而不会变形影响矿井的安全生产。     

破碎围岩巷道交互承载支护技术

为了解决新桥煤矿巷道围岩松散破碎难以进行有效支护的难题,基于该矿南一采区运输上山巷道及其围岩的岩性和地质条件,通过采用巷道围岩泥化理论、巷道围岩裂隙发育特性和规律、巷道围岩松动圈理论进行分析,提出了"注+架+锚"交互承载支护技术并进行了工业性试验。结果表明采用"注+架+锚"交互承载支护技术可有效维护破碎围岩巷道的长期稳定性。     

深部软岩巷道卸压支护技术研究

针对深部软岩巷道围岩应力高、松动范围大、围岩变形严重的特点,应用深部巷道围岩控制"内、外承载结构"耦合稳定原理,分析了水井头煤矿-500水平412下山巷道破坏原因,提出了深部软岩巷道卸压支护技术.该技术采用围岩卸压、锚梁网喷支护和U型铜支护控制外承载结构移动过程,采用围岩注浆和锚索加强支护促使外承载结构稳定.现场支护试验表明该技术能够保证巷道围岩的长期稳定,并取得了很好的经济效益.为同类软岩巷道支护提供了借鉴.     

深部软岩巷道“大让压-强支护”支护技术

在对某矿-900 m水平轨道大巷进行矿压观察及围岩变形监测的基础上,结合巷道弹塑性区变形力学分析,揭示了该类型巷道采用二次支护的控制机理,进一步通过数值计算得到了巷道围岩变形量与支护强度的关系。结合现场工业试验,提出了"大让压-强支护"刚柔结合支护技术:一次支护锚网索联合支护让压,二次支护全封闭金属支架+围岩壁后注浆加固。现场巷道围岩变形监测表明,该支护技术对典型深部软岩巷道变形破坏有较好的控制效果。     

基于松动圈理论的高应力软岩巷道支护技术

通过对恒源公司(原刘桥二矿)二水平巷道在高应力、围岩软弱情况下的巷道破坏形式与特点的调查与分析,运用松动圈支护理论,提出了"及时锚固、让压支护,滞后锚注"的方式进行围岩加固和支护技术方案.井下试验成果表明,采用及时锚固、让压支护、滞后锚注的方式进行围岩加固和支护技术对新掘巷道进行支护和对已掘变形破坏严重巷道进行修复加固,不仅保持了巷道的稳定,降低了巷道修护量,而且还取得了显著的技术经济效益.     

孤岛工作面下方大巷围岩支护技术优化

为了解决孤岛工作面下方大巷围岩支护困难问题,基于弹性力学理论对巷道围岩受力进行分析,探讨了巷道围岩塑性区的影响因素,并分析了巷道半径对巷道围岩塑性区的影响,结合计算机数值模拟,对巷道围岩塑性破坏特征与支护技术优化展开研究,分析得出巷道围岩塑性区剪切破坏呈现"X"型特征,基于此,对原有支护方案进行优化设计,沿巷道正中及顶底板左右四角各增打1根长8 m的锚索,综合数值模拟分析与工业性试验监测,结果表明:巷道围岩支护方案优化后可显著降低巷道围岩应力及控制塑性区发育,围岩变形量最大为0.3 m;验证了优化支护方案的可行性,保证了巷道围岩的稳定,改善了孤岛工作面作用下,原支护方案效果需要反复维修,大巷持续变形的现状。     

高应力软岩巷道支护技术

通过对桃园煤矿北八里段运输大巷在高应力、围岩软弱情况下的巷道破坏形式与特点的调查与分析,运用松动圈支护理论,提出了以"及时锚固、套棚支护、滞后锚注"的方式进行围岩加固和支护的技术方案。井下试验成果表明:采用此方式进行围岩加固和支护,对新掘巷道进行支护和对已掘变形破坏严重巷道进行修复加固,不仅保持了巷道的稳定,而且降低了巷道修护量。     

煤矿“三软”巷道围岩破坏形式及支护措施

煤矿“三软”围岩巷道的支护一直制约着煤矿的高效生产。根据现场“三软”围岩巷道的主要破坏类型,理论分析其破坏原因,采用数值模拟分别模拟主动支护、被动支护和主被动协同支护下的巷道破坏变形情况,通过对模拟结果进行有效分析,得出:无论是主动支护还是被动支护,单一的支护形式无法满足现场的实际需求,而在主被动协同支护中,巷道的整体位移和塑性区的范围明显减小,同时较充分地发挥锚杆及U型钢的支护作用,能够取得较好的支护效果。     

陈四楼煤矿岩巷综合机械化掘进探索

为提高岩巷单进水平，减轻职工劳动强度，在“多上设备少上人”的理念指导下，陈四楼煤矿一直在探索着岩巷快速掘进技术，先后在不同地点、不同条件下实践了6条不同设备配套形式的岩巷作业线，通过对不同岩巷作业线优缺点的对比，在探索中不断改进，使得在不同条件下的岩巷作业线形式逐渐清晰、成熟，最终总结出了适合陈四楼煤矿较为成熟的岩巷作业线，车场、联络巷等较短或拐弯较多的巷道采用耙装机+胶带输送机+采区矸石仓岩巷作业线形式，主要大巷采用液压钻车+挖掘装载机+胶带输送机+采区矸石仓岩巷作业线，与传统的人工打眼、耙矸机+矿车出矸系统比较，采用岩巷作业线平均单进水平由传统工艺的60 m/月提高到90 m/月，施工人员由12人减少到8人，极大地提升了岩巷单进水平、提高工效，降低工人劳动强度。     

交错巷道巷间围岩承载结构稳定性分析

针对普遍存在的矿井交错巷道围岩体稳定性及支护问题,运用极限平衡分析和弹塑性力学建立交错巷道巷间围岩稳定性分析判别方程,探讨了交错巷道巷间围岩稳定性主要影响因素,并进行了工业性试验。结果表明:交错巷道巷间围岩体受围岩水平应力集中叠加影响,围岩破坏自巷间围岩体上下表面向中部延伸,加之巷间围岩体尺寸有限,一旦破坏贯通将致使巷间围岩承载存在失稳隐患;交错巷道巷间距越小,越近乎平行布置都会加剧巷间围岩破坏且诱发巷间围岩破坏贯通,合理设计断面尺寸及下方巷道合理支护强度可有效控制并维持围岩稳定;现场采用交错巷道联合支护方案后,交错位置上巷道断面完整无较明显变形且下巷道围岩最大变形量小于100 mm,支护效果显著。     

易自燃煤层综放开采采准巷道支护技术研究

采准巷道支护问题一直是矿井研究的课题之一。结合耿村煤矿易自燃煤层的开采条件，提出了控制、减小采区上山巷道变形的具体措施；研究指出易自燃煤层综放开采回采平巷变形破坏的主要原因是：上方小煤矿开采后造成底部回采平巷积水，国岩软化后巷内基本支架钻底，支架工作阻力低。认为应将全煤回采平巷布置在煤层底板煤矸互叠层上方，并采用加强支护措施，以保证巷道的正常使用。研究成果已在耿村煤矿综放开采中得到了推广实施，取得了预期效果。     

巷道围岩分类与锚喷支护设计

该文从巷道围岩的主要分类着手,分析多因素围岩分类的利弊,利用工程类比法,结合巷道围岩分类,对钱营孜煤矿主风井贯通巷道提出优化的支护设计方案,并监测支护效果,分析监测结果。     

锚网喷注耦合支护在深部软岩巷道的应用

深部软岩巷道一直是巷道支护的难点。目前,由于软岩巷道不能为锚杆提供可靠的着力基础,因此软岩巷道的可锚性差。锚杆和注浆都是巷道等岩土工程支护的基本形式。利用锚杆兼做注浆管,在一次锚网喷支护的基础上,实现"锚注一体化"是解决这一难题的一条新途径。     

巨厚砾岩与逆冲断层控制型特厚煤层冲击地压机理分析

以某典型冲击地压事故为背景,通过理论研究和现场勘查,研究了巨厚砾岩与逆冲断层控制下特厚煤层工作面冲击地压致灾机理和防治方法。通过对地层结构与开采形成覆岩空间结构的研究,建立了侧向静态支承压力估算模型,得到了21221工作面上覆岩层空间结构与应力分布规律;估算了巨厚砾岩传递应力、自重应力与F16逆冲断层及相变带构造应力的叠加总应力,该应力超过了该矿的临界冲击应力;特厚煤层在叠加应力作用下发生塑性滑移,逐渐形成滑移线场,并产生塑性膨胀,导致巷道围岩应力增加,在外部扰动应力作用下,煤体发生瞬间大范围滑移是发生冲击地压的主要原因。针对这类冲击地压的致灾机理,通过合理设计巷道平面位置以避开传递应力峰值区域、采用半煤岩巷道以减小滑移线场范围和合理设计煤层大直径卸压孔参数以改变煤体滑移方向等措施,有效治理了该类冲击地压。     

新型岩巷掘进连续出矸作业线研究与应用

通过分析传统的岩巷掘进出矸系统,提出了一套新型岩巷掘进连续出矸作业线,即"挖掘装载机+胶带机+矿车",实现了岩巷连续快速出矸作业,并在陈四楼煤矿八采区行人下山岩巷掘进中进行应用,结果表明,新型出矸系统大大提高了出矸效率,省去了临时矸石仓的环节,解决了制约巷道掘进速度的出矸问题。     

采空区侧向支承压力演化及微震活动全过程实测研究

为获取工作面回采过程中采空区侧向支承压力演化及微震活动全过程特征,利用双巷布置工作面外圈巷道布置煤层应力及微震监测装置,通过连续6个月监测分析发现：工作面回采后,采空区侧向53 m范围内煤层垂直应力不同程度调整,直至工作面后方300 m趋于稳定;采空区侧向煤层垂直应力走向上呈现出5个阶段性特征,在倾向上呈现5个区间性特征,基于实测数据得出了各阶段、各区间内煤层垂直应力及弹塑性演化规律。采空区周围微震分布呈现反“C”型,采空区边缘微震活动持续时间显著大于中部。背斜构造区采空区边缘顶板岩块更易铰接成稳定结构,出现滞后型动载荷。采空区侧向覆岩结构构成及活动性与前方差异明显,并导致了两个方向上的支承压力特征差异。将研究结论应用于煤柱宽度的优化、临空巷道掘进时机的确定、留巷动力灾害危险区域划定等。