火成岩侵入区煤层巷道支护方案数值模拟分析

本文以永定庄矿3-5^#层盘区皮带巷为研究对象,针对火成岩侵入区掘进顶板易冒落、锚索锚固效果差等工程问题,对破碎全煤巷进行了支护设计。根据火成岩侵入区巷道优化设计试验段的实际工程情况,建立了合理的数值模型,对掘进期间巷道的支护效果进行模拟分析,确定了最优的巷道支护方案。     

中空注浆锚索在破碎围岩中的应用

晋能控股煤业集团雁崖煤业大同有限公司针对5310巷过断层应力区时,巷道顶板出现严重破碎现象,导致巷道顶板原锚杆(索)支护难度大、支护效果差的支护问题,提出了中空注浆锚索支护,5310巷破碎顶板采用注浆锚索支护后,顶板下沉量控制在150 mm以下,支护效果较好.     

破碎顶板巷道围岩支护技术实践

31103运输巷在顶板破碎、松动破坏范围大、围岩承载能力差以及围岩支护参数不合理等多重因素影响下呈现顶板离层量大、支护困难以及围岩变形严重等问题。结合31103运输巷现场条件，提出采用锚网索+注浆+喷浆方式支护，综合使用超前注浆、围岩喷浆、长锚索以及滞后注浆方式实现破碎顶板巷道围岩加固、支护。现场应用后，运输巷顶底板、巷帮变形量分别控制在89 mm、148 mm以内，围岩变形量较小，可满足巷道掘进及后续使用需求。     

四台矿复合顶板锚网索支护技术应用

针对复合顶板条件下巷道变形严重的问题,本文以四台矿51024巷的掘进为背景,采用FLAC3D软件模拟分析软弱夹层对于巷道围岩稳定性的影响。结果表明,软弱夹层位于锚杆锚固区时,锚杆支护效果较差,据此设计增加锚索密度来保证支护强度,采用分类支护的方式控制围岩,现场应用试验过程中矿压监测结果表明,51024巷掘进期间围岩稳定,支护效果显著。     

注浆锚索在沿空留巷工作面超前支护中的应用研究

为解决煤矿超前支护工序繁琐、劳动强度大、影响工作面快速推进以及超前液压支架破坏顶板锚杆（索）严重等问题,以古汉山矿1604工作面运输巷为工程背景,理论分析了工作面超前巷道围岩变形特征和注浆锚索支护原理,提出在工作面超前巷道采用锚注支护技术,取消原工作面超前液压支架,减小了单体支柱支柱密度,并在现场进行了工业性试验。试验结果表明,工作面超前巷道顶板实施注浆锚索后,顶板围岩裂隙内浆液充填范围广;超前巷道受工作面支承压力和采动影响后,巷道变形不明显;进入沿空留巷后,留巷实体煤帮最大移近量为276 mm,采空区帮最大移近量为216 mm,顶板最大移近量为225 mm,底板最大鼓起量为164 mm,顶板控制效果较好。     

应力集中区巷道支护工艺优化

为了保证应力集中区巷道的掘进安全,提高施工巷道顶板稳定性,保证顶板支护质量,对704运输巷应力集中区破碎顶板采取了"JW型钢带锚索+注浆+梯形工字钢棚"联合支护方式,取得了较好的效果。     

深部软岩巷道围岩支护技术研究

为有效解决深部软岩巷道围岩控制问题,针对信湖煤矿回风石门埋深大、应力高、围岩强度低的特点,在分析了信湖煤矿回风石门的围岩赋存条件、变形破坏特征以及原有支护方案已难以维持现掘巷道稳定的条件下,通过理论计算得到信湖煤矿回风石门围岩塑性区范围,从而提出了控制巷道围岩的基本理念：采用小承载体控制围岩破碎区的扩大,采用大承载体限制围岩塑性区的发展,2个承载结构共同维持巷道稳定,进而提出采用“混凝土喷射+注浆锚杆/锚索+普通锚杆/锚索”联合支护方案对新掘巷道进行支护,并结合FLAC^3D数值模拟及现场工业性试验对“混凝土喷射+注浆锚杆/锚索+普通锚杆/锚索”联合支护方案的合理性及可靠性进行验证。结果表明：信湖煤矿回风石门新掘巷道经“混凝土喷射+注浆锚杆/锚索+普通锚杆/锚索”联合支护方案支护后围岩表面变形趋于平稳,巷道顶板最大下沉量仅为36 mm,两帮移近量为67 mm,支护体与巷道围岩形成了稳定的复合承载结构,联合支护方案能够保持巷道的长期稳定,该联合支护方案可为其他类似深部软岩巷道支护提供一定参考。     

留巷巷道变形破坏机理及控制技术

针对留巷巷道围岩变形破坏难题,采用理论分析、数值模拟及现场实测等相结合的研究方法,揭示了留巷巷道围岩变形破坏特征和机理,提出了留巷巷道注浆加固方案。对注浆加固方案进行了现场试验,试验结果表明,采用注浆加固和强力锚杆锚索支护后巷道围岩完整性较好,巷道变形完全控制在要求范围内,达到了支护效果。     

孤岛综放面巷道支护机理和技术研究

通过对综放面采空区侧向应力场和邻近采空区的煤体，顶板赋存状态的分析，提出孤岛综放面巷道围岩控制机理：（1）合理选择巷道位置，使巷道围岩应力小，稳定性好；（2）运用锚杆、锚索支护和注浆固化提高围岩承载能力；（3）支护体高阻让压适应围岩大变形，采用锚杆、锚索支护系统和高水速凝材料注浆固化技术，成功地维护了一个孤岛综放面的运巷和风巷，保证了孤岛综放面顺利回采。     

厚煤层大采高工作面沿墙掘巷支护技术应用

针对沿空留巷围岩变形剧烈的问题,以山西王庄煤业3310工作面条件为背景,采用理论分析、现场试验方法,分析了巷道围岩变形机理,针对性地优化了巷道支护设计方案,其中顶板采用全锚索支护方式,优化了锚索长度,并采用中空注浆锚索与巷帮喷浆护表措施增强巷道支护强度,同时采用超前顶板注浆措施充填顶板裂隙。根据优化设计后巷道掘进围岩变形情况,变形量均在可控范围内,表明优化后的支护方案能够提升巷道稳定性。     

弱黏结复合顶板回采巷道围岩变形与加固技术

针对色连二矿12205工作面回采时辅助运输巷围岩变形破坏严重的问题,从巷道围岩岩性、应力变化、水的弱化作用及原支护结构失稳4个方面分析了巷道围岩失稳的原因,提出了回采巷道加固支护方案,应用FLAC~(3D)数值模拟软件对原支护方案与加固方案进行对比分析。结果表明:工作面回采前加补顶板锚索与增打两帮走向锚索,巷道围岩中垂直应力峰值位置向巷道边缘移动了0.9 m,巷道顶底板与两帮移近量分别降低了274 mm与240 mm,巷道围岩的塑性破坏区范围最小。现场实践表明:工作面回采影响期间,辅助运输巷采用加固支护方案后,顶底板及两帮累计移近量比未加固段平均降低了约50%,该巷道加固支护方案取得预期的效果。     

断层区巷道围岩破碎机理及控制技术

长春兴煤矿307回风巷掘进过断层区时，围岩出现严重破碎现象，导致巷道顶板下沉、两帮垮落，制约巷道安全快速掘进。基于此，研究分析了巷道围岩破碎机理，根据掘进现状对断层区破碎围岩原永久支护进行了优化，提出了注浆加固、矩形钢棚联合加强支护技术方案。实际应用效果表明，采取联合支护技术后，巷道在后期过断层区未出现围岩严重破碎现象，顶板下沉量不足0.12 m,两帮收缩量不足0.25 m,控制在允许范围内，应用成效显著。     

桁架锚索在综放工作面大断面巷道补强加固中应用

14208辅运巷巷道围岩变形严重,原有的锚网索支护体系中部分锚杆、锚索失效,给巷道使用安全带来威胁,提出采用桁架锚索对14208辅运巷断层影响区加固,并对桁架锚索围岩控制原理以及现场加固方案进行设计.现场应用后,14208辅运巷断层影响区在邻近采面动压影响下围岩始终保持稳定,期间顶板、巷帮变形量分别控制在162mm、1...     

大埋深破碎围岩巷道变形控制技术

120801运输巷受埋深大、上覆11号煤层采动等多重因素影响,导致巷道围岩破碎、支护难度大。结合现场条件,提出采用中空注浆锚杆+高强柔性金属网+工字钢架棚组合支护方式控制围岩变形。在巷道顶板采用涨壳式终孔注浆锚杆并配合注浆,提升顶板岩体整体稳定性及承载能力,加强锚杆围岩控制效果;巷道顶板及巷帮均铺设TECCO高强度柔性金属网,给巷道壁较大的支护作用力;按照1 000 mm棚距架设钢棚,进一步提升护表强度。现场应用后,120801运输巷顶底板、两帮最大移近量分别为66 mm, 58 mm,锚杆、架棚等支护体系均未出现失效、变形等问题,巷道围岩变形量较小,实现了深部破碎围岩巷道变形的有效控制。     

火成岩侵入区巷道围岩控制研究

以双鸭山矿业集团东保卫煤矿为例,以火成岩侵入区地质条件下的力学分析为主,对东保卫煤矿火成岩侵入区巷道进行地质力学评估,以获得火成岩侵入区围岩物理力学特性及锚固特性,对矿井原有支护进行优化设计,在保障巷道围岩稳定性的同时,降低巷道支护维护成本。     

工作面超前支护区注浆施工技术研究

为解决采煤工作面超前支护工序繁琐、劳动强度大、工作面推进慢、巷道变形严重等问题,以工作面运输巷为工程背景,现场调研对巷道围岩支护进行分析,采用工程类比法分析提出超前支护区注浆施工技术,通过数值模拟对巷道支护进行重新设计。试验结果表明,实施注浆后,顶板围岩裂隙内浆液充填范围广,巷道变形控制效果较好。     

考虑采空区压实效应的矩形巷道支护设计研究及应用

为解决73上16工作面运输巷工作期间围岩变形量大难支护等问题,采用理论计算及数值模拟验证73上16工作面运输巷支护设计参数（锚杆长度3.3 m、锚索长度6.2 m）合理性。结果表明：基于巷道松动圈理论,计算出巷道顶板松动圈高度为2.9 m,两帮松动圈范围为2.1 m,锚杆及锚索长度有效穿过松动圈范围;建立了考虑采空区压实效应的数值计算模型,通过数值模拟得出了巷道围岩顶板破坏是逐步发展的过程,未发生完全破坏的细砂岩层不能阻断砂质泥岩的破坏;采用该支护参数后,巷道顶板围岩塑性区破坏面积减少,变形量得到有效控制。经现场实践后,巷道顶板、底板、左帮及右帮最大位移量分别达到69 mm、58 mm、74 mm、78 mm,且巷道在服务期间未出现大变形情况。     

过断层巷道围岩破坏机制及支护优化

针对某深井煤矿采区泵房及变电所过断层巷道出现的顶板剧烈下沉、两帮内挤严重、底板鼓量大的现象,通过现场调研、数值模拟及现场监测,分析了原有支护方案下过断层巷道围岩变形破坏机制,提出采用高强锚杆+注浆锚索联合支护方案。结果表明:深部高地应力、断层局部应力集中及剪切滑移破坏、支护强度不足等是过断层巷道围岩变形破坏的主因;注浆锚索能够有效控制围岩破碎区范围,联合高强锚杆调动深部围岩形成稳定支撑结构。现场位移监测结果表明,优化支护方案后巷道过断层位置处不连续变形得到了较好的控制,整体变形量大幅度降低,改善了围岩应力水平。     

破碎软岩顶板大跨度切巷注浆加固支护技术研究

针对木瓜煤矿9.5 m大跨度切巷顶板破碎软岩的支护问题,提出切巷分阶段施工和围岩超前预注浆加固技术,现场采用水泥—水玻璃注浆和顶板全锚索支护方案。现场钻孔窥视和锚索抗拉力试验表明注浆加固效果良好,硬化后的水泥石能够充填岩层裂隙和空洞,锚索锚固后能够达到设计承载载荷。巷道变形监测表明,二次扩刷后,巷道顶底板累计变形量小于75 mm,实现了切巷的安全施工,即注浆加固及支护方案可行。     

复合注浆技术在成庄矿动压巷道加固中的应用

结合成庄矿二盘区2103巷的地质条件和巷道破坏状况,提出了水泥浆与不饱和聚酯化学浆复合注浆、预应力注浆锚索补强的巷道围岩加固方式。数值模拟表明,注浆情况下预应力锚索的支护效果得到了大幅度提高。水泥浆充填粗缝,化学浆粘结细微裂隙,并设计合理的注浆压力,使围岩裂隙扩张,注浆后回缩产生注浆预压力。该支护方法能有效避免动压巷道的强烈变形。