巷道底鼓防治技术研究

随着东海煤矿采深不断增加,使得巷道所处压力环境愈加复杂,巷道底鼓问题也越来越严重,巷道支护也越来越困难。通过对东海煤矿32#煤层左十二副巷巷道底鼓机理、巷道顶底板岩层主要物理力学性质进行研究分析,提出了对巷道底板做弧形设计,对两底角做圆弧处理,增加巷道支护强度,减少顶板对两帮的作用力,使应力向深部转移。采用离散元软件RFPA进行数值模拟分析,确定了东海煤矿左十二副巷底鼓变形破坏特征,验证了支护设计的可行性;通过巷道底鼓变形监测,表明新型支护方案能很好地控制巷道顶底板及两帮移近量,保证了巷道的长时间稳定,取得了良好的经济技术效果。     

深部高应力软岩巷道底臌机理及防治对策

针对深部高应力软岩巷道围岩结构易失稳变形、易产生严重底臌,影响安全生产的问题,在分析卧龙湖煤矿南一底板轨道巷底臌机理与具体原因的基础上,提出底板锚网索联合支护技术,即在巷道底板轨枕中间布置底板锚杆,同时在巷道底板中部施工锚索对锚网支护承载结构进行结构性补偿,并使用钢筋梯子梁,加强底板承载结构的整体稳定性.实践表明该技术...     

深井准备巷道底鼓成因及其防治对策

针对陶二矿深部巷道底鼓问题,基于巷道围岩变形破坏机理,通过对巷道底鼓影响因素的理论分析,得出围岩性质、水、采深、地质构造和支护形式是导致底鼓的主要因素,提出采用注浆锚杆和注浆锚索分别控制浅部和深部围岩,使底板岩层形成承载梁,提高岩层的黏聚力和内摩擦角,增强底板整体稳定性。并在南采区轨道上山进行了支护试验,结果表明：顶底板移近量小于300 mm,底鼓量约占顶底板移近量的70%,比原支护减小80%;同时,巷道两帮的变形也得到有效的控制。     

城郊煤矿深部巷道围岩破坏机理及主动控制技术

针对城郊煤矿深部软岩巷道变形严重的工程问题,分析了深部巷道围岩稳定性关键影响因素及其作用机制,研究了深部巷道围岩大变形及底鼓机理,对深部巷道围岩进行了地质特征分类。提出了针对岩巷采用的高预紧力、高强度、高刚度和高锚固点即"四高"锚杆支护、注浆锚索加固支护结合底板卸压的联合支护技术,以及针对厚层泥岩顶板煤巷采用的梯次支护技术,并在南翼轨道大巷和21105上巷进行了工业性试验。矿压观测结果表明,巷道表面变形量较小,支护效果较好。     

深部软岩巷道底鼓机理与治理试验研究

为研究深部软岩巷道强烈底鼓发生机理及治理方法,以邯矿集团陶二煤矿扩大区南大巷底鼓问题为背景,分析了南大巷强烈底鼓特征及影响因素,提出了巷道底板锚索束+底板深浅注浆的治理方案,通过巷道原支护和底鼓治理方案相似模拟试验,对比分析了两方案在底板破坏和围岩应力分布特征。结果表明:高应力、岩石遇水膨胀、支护结构不合理等因素综合作用导致巷道发生强烈底鼓;浅部注浆使底板破碎岩体相互黏结形成整体,深部注浆填充深部裂隙岩体孔隙,锚索束将浅部注浆岩体和深部注浆岩体锚固在一起限制底板变形。现场底鼓治理试验表明:巷道底板变形在38~48 mm之间,治理后30 d巷道趋于稳定。该底鼓治理技术适用于深部大断面、永久巷道(硐室)底板加固。     

大断面回采巷道层状底板底臌机理及其防治对策

为研究大断面回采巷道底臌机理并寻求控制底臌的有效对策,通过对大断面回采巷道层状底板底臌机理进行理论推导,提出该类底板底臌的预测方法。结果表明:随着回采巷道底板断面的增大,岩梁的临界应力逐渐减小,更易失稳破坏;在水平力的作用下,几乎所有大断面回采巷道均受到底臌的威胁;随着巷道宽度的增加,底臌量大致呈线性增加。同时对巷道一般支护、加固巷道帮角和顶板及在加固巷道帮角和顶板的基础上安装底板锚杆的3种支护方案分别进行数值模拟,发现加固巷道帮角和顶板的同时安装底板锚杆可更好的防治底臌。     

赤峪矿深部底抽巷钢管混凝土柱底鼓治理研究北大核心

针对深部高应力巷道底鼓严重的问题,以赤峪煤矿北一采区北翼4#底抽巷为例,研究底抽巷在高应力作用下底板发生非线性大变形的规律,分析巷道底板围岩挤压破坏机理,提出了巷道底板钢管混凝土柱治理底鼓技术;通过数值模拟的方法,分析了底板钢管混凝土柱不同支护长度、角度、排距对巷道底鼓治理的影响。试验结果表明:高应力场、岩体强度低、底板围岩浸水软化以及原支护结构存在缺陷等是导致巷道产生强烈底鼓的主要原因;增强底板围岩支护强度、防治地下水对围岩的渗透以及抑制主动滑移区的滑移变形是治理挤压流动性底鼓的关键;钢管混凝土柱具有强度高、刚度大、抗剪性能好的特点,能有效增强底板围岩支护强度、抑制围岩的挤压变形;底板每排布置2个钢管混凝土柱,长度为6 m、倾角为30°、排距为1.2 m时,对底鼓的控制效果最优。经现场试验验证,钢管混凝土柱治理底鼓技术能有效控制该类巷道底鼓。     

耦合支护技术在小西煤矿巷道支护中的应用探究

以小西煤矿胶带巷出现的大变形破坏为研究对象,分析了变形破坏特征,得到了导致胶带巷出现大变形破坏的主要原因有高地应力、围岩岩性及原支护方式不耦合等,结合深部巷道支护特点及胶带巷所处实际地质条件,设计了"恒组大变形锚杆+普通锚网索+底板反底拱"支护方案。应用结果表明,巷道顶板变形量最大为70 mm,底板最大鼓起量为80mm,两帮最大移近量为130 mm,巷道围岩的变形情况能够满足胶带巷使用要求,该方案能够有效控制巷道围岩变形。     

亭南煤矿深部软岩巷道底鼓“四控”机理及应用

针对亭南煤矿深部软岩巷道底鼓大变形现象进行深入研究,综合采用现场工程地质调查、物化分析、数值模拟计算、现场测试等方法,分析得出西翼轨道巷道底鼓的复合型变形力学机制,提出采用"四控一措施"新技术将复合型变形力学机制转化为单一型变形力学机制,即将顶板、两帮、底角和底板四部位看作是相互联系的整体,综合控制各部位变形,并结合防治水措施,达到有效控制底鼓的目的。"四控"是指:在顶板施加锚杆并在关键部位施加锚索,有效降低来自顶板并传递至底板上的应力;通过施加底角锚杆,利用材料自身抗弯刚度,切断底板基角塑性滑移线;帮部打入锚杆,增强帮部岩体强度,减小发生底鼓底板宽度;施加反底拱对底板作用均匀一致的支护反力,形成封闭的支护体系。"一措施"是指:及时设置排水沟,避免排水不畅积水浸入底板造成膨胀性底鼓;对顶板及两帮围岩做喷浆处理切断裂隙水路径;巷道挖底后立即铺设干石灰粉垫层封闭底板围岩。工程实践表明,该项新技术在亭南矿有效地控制了软岩巷道底鼓变形。     

等间距底锚巷道层状底板变形失稳力学机理

为探索等间距底锚巷道层状底板变形失稳的力学机理,以常村煤矿S6采区2~#回风上山为研究对象,在调研其工程地质的基础上,建立等间距底锚巷道层状底板力学模型;运用力学理论分析了层状底板压曲作用机理,构建了层状底板任分层鼓起失稳的力学判定准则;借助提出的力学判定准则,对S6采区2~#回风上山底板的稳定性进行了力学判定与分析评价,得到了最先发生破坏及导致支护体系失效的岩层。     

深井强动压作用巷道强化控制技术研究及应用

煤系地层围岩软弱,在高地压作用下开采深部煤层时,由于埋深大使得巷道的围岩变形严重,巷道的顶板及底鼓量均大于浅埋深巷道,导致深部巷道围岩稳定性控制与支护的难度加大,影响顶帮的稳定从而使得整个巷道失去稳定。通过分析巷道变形破坏机理,根据锚杆索支护理论与注浆加固理论制定了“巷道扩刷+顶帮分区耦合强力支护+底角卸压与加固+底板注浆加固、底板锚索束+喷射钢纤维混凝土+顶板与两帮高压注浆加固”的高强度联合支护方案,确定了支护参数,有效解决了深井强动压大变形巷道的支护问题。通过对现场进行监测,巷道变形量明显减小,巷道变形得到了有效控制。为同类条件下的深井强动压巷道的全断面支护问题提供了新的思路和方法。     

深部软岩巷道高预应力增阻大变形锚杆研究及工程应用

为解决深部软岩巷道大变形、返修率高等问题,在前人研究基础上研发了一种新型高预应力增阻大变形锚杆,该新型锚杆主要由托盘、夹片、杆体1、杆体2、连接套、锥形套、滑移套管等组成,可以施加不低于120 kN的高预应力,让压点可控为180~240 kN,变形量可在150~1 000 mm内灵活调节,锚杆的破断力可达到350 kN左右,且在变形的过程当中能保持较高的渐增支护阻力;室内静力拉伸特性试验结果表明,该新型锚杆与传统锚杆相比,具有“先抗后让再抗,防断增阻”的优良特性;为进一步研究新型锚杆的力学支护机理,在建立该锚杆杆体轴向力学特性曲线的基础上,采用Fish 语言编程对FLAC3D数值模拟软件CABLE单元进行了相应二次开发,数值试验获得的试验结果与室内试验结果基本完全一致,高精度模拟了大变形锚杆的轴向拉伸力学行为;典型深部大变形软岩巷道-金阳煤矿-500 m疏水巷变形机制研究表明,围岩强度低、地应力高以及锚杆初始预应力低是导致其变形的主要因素,采用传统等强螺纹钢锚杆支护已经无法解决三者之间的突出矛盾,必须设法加强支护强度降低围岩的变形速率,同时提高支护构件适应围岩大变形的能力,才能保持巷道围岩的稳定;为验证该新型锚杆的支护效果,提出了以该新型高预应力增阻大变形锚杆为核心的新“锚网喷”支护技术,数值模拟及现场监测结果表明,该支护方案可有效提高锚杆受力状态,降低围岩变形量,与原支护方案相比,围岩最终变形量减少了近60%,取得了良好的支护效果,具有重要的推广应用价值。     

深部巷道围岩破坏特征的数值模拟分析

针对深部巷道围岩失稳变形严重、围岩变形量大、应力集中程度高的支护特点,以淮南矿区丁集矿1422(3)工作面的巷道围岩为研究背景,运用理论分析和数值模拟的综合研究方法对深部巷道围岩的失稳变形机理及岩体破坏特征进行深入研究。相应探讨了围岩应力场的时空演化规律,揭示了围岩分区破裂的力学本质,为深部巷道的围岩治理及支护设计提供重要的理论参考。     

某矿高应力强流变软岩巷道失稳破坏机理及控制技术

高应力、低强度是引起软岩巷道产生塑性大变形的主要原因之一。通过分析某矿皮带下山变形破坏特征及围岩力学状态,总结了其变形失稳原因;基于耦合支护理论,在原支护方案的基础上,提出了全断面高强锚杆+长锚索+控底混凝土层耦合支护(方案1)和长短多级锚索+高强锚杆+柔性让压充填层+U型钢联合支护(方案2)2种优化方案,采用FLAC^3D模拟了2种优化方案的支护效果,确定方案2作为最佳支护方案;工业性试验表明,采用该方案后,巷道顶板最大下沉量、底鼓量及两帮最大移近量分别为37.8 mm、97.8 mm和105.3 mm,基本控制了围岩有害变形。     

基于流变试验的软岩巷道变形破坏机理分析及支护技术

软岩巷道变形破坏是煤矿深部开采软岩巷道支护的重大灾害之一。基于刘庄矿区深部泥岩现场三轴流变试验和数值模拟,对软岩巷道变形破坏机理及支护技术进行了分析,采用最小二乘法中的阻尼最小二乘法(Marquardt法)逐次线性化的间接方法,利用非线性流变力学模型,拟合得到泥岩蠕变本构方程,分析得出刘庄矿区深部软岩巷道的合理支护方式：(1)采用反底拱和全封闭的施工方式,减小巷道的维修工作量;(2)顺层掘进的重要峒室,其锚杆的方位应尽可能和层面垂直,将弱面串联成一体;(3)底板锚注控制底板大变形。     

千米深井软岩巷道挤压变形力学特性及控制研究

 为了研究千米深井软岩巷道挤压变形力学特性及控制对策,以淮南朱集煤矿-906m东翼轨道大巷为依托工程开展研究,该巷道为典型的千米深部高地应力软岩巷道,开挖后围岩产生强烈的挤压变形。通过现场地应力测试获取地应力值和室内岩石力学试验获取围岩力学参数,根据Hoek挤压变形等级曲线判断出该巷道变形为非常严重的挤压变形;通过Phase2有限元数值仿真软件分析了该巷道的围岩稳定性,计算结果表明巷道开挖后围岩变形破坏严重,拱顶位移和底臌量大,与现场情况吻合。基于深部岩石巷道围岩稳定性控制理论和“分步联合支护”理念,针对该巷道的挤压变形特点制定了相应的支护方案,其主导思想是增强围岩自身强度和支护结构的抗变形能力,尤其重视底板支护。通过有限元数值软件计算分析和现场监测验证、评价了该支护体系的强度,结果表明所提出的支护方案取得了良好的效果,能够有效的控制围岩挤压变形。     

旗山矿倾斜煤夹层巷道破坏机理及支护设计研究

为了实现旗山矿区埋深1 032 m的北翼联络大巷变形破坏巷道的稳定性控制,采用现场地质调查、物理力学实验、物化微观结构分析、地应力测量、数值模拟、现场试验应用等手段,分析了围岩的软岩特性、煤夹层结构、高地应力水平、支护设计不合理等因素是造成巷道失稳的主要因素,分析了该类型巷道的变形破坏机理,并揭示了该类型巷道由于巷道围岩体结构中存在煤夹层引起岩层中存在薄弱面,造成了巷道的非对称性变形破坏现象.针对该类型巷道变形破坏特点,提出了非对称耦合补强支护下的控制对策及支护设计方,并在现场进行了工业应用.研究结果表明:采用非对称耦合补强控制对策下的设计方案,可以充分利用锚索、注浆锚杆、底角锚杆等对引起非对称变形破坏的关键部位进行加强支护,有效地消除巷道围岩关键部位产生的差异性变形,使得巷道围岩稳定性大大提高.     

深部高应力软岩巷道变形特征及支护技术研究

以贵州土城煤矿141713运输巷为工程背景,针对该矿运输巷深部高应力软岩难支护问题,通过现场调研该巷道破坏特征、实验室用多功能粉末X射线衍射仪分析围岩成分,分析总结该巷道破坏机理,得出围岩强度低、黏土矿物占比大、支护方式不合理、采动影响、高应力和围岩渗水是该巷道变形破坏的主要原因。针对巷道破坏特征和机理提出“锚杆/索+钢筋网+注浆+U型钢棚”联合支护方案,并通过理论分析、数值模拟分析和现场实测验证。通过数值模拟支护后,巷道顶板最大下沉量和巷道最大底鼓量分别从160mm和60mm减小至45mm和40mm|巷道两帮最大移进量从60mm减小至14mm|最大主应力由24MPa增加到28MPa。现场监测结果表明,支护后巷道断面最大收敛率为9.87%,巷道围岩变形量在可控范围内,支护效果明显。     

中空注浆锚索在高地应力松软煤巷中的应用研究

高强度中空注浆锚索与高性能锚杆相结合的组合控制技术,能有效控制高地应力松软煤巷等该类巷道出现的巷道失稳问题.某矿3313综放工作面回风平巷在深部掘进时出现围岩变形量大、支护失效等问题,高地应力、围岩性质差和原始锚杆支护参数的不合理是导致巷道失稳的主要因素.针对该巷道特点,采用高预应力锚杆(索)支护条件下围岩适当让压、中空注浆锚索注浆以改善顶板大范围内围岩力学性质等技术,有效控制了围岩塑性区发育、提高了顶板围岩强度并改善了锚杆受力状态.现场工业性试验表明:与前期掘进巷道相比,围岩松动区缩小为1 m左右,顶板、底板及两帮的变形量分别下降了63.6%,53.3%和51.7%,高地应力松软煤巷的围岩变形得到了有效控制.     

采动敏感型底板巷道支护技术研究

某煤矿底板巷道受上覆煤层开采影响时,变形失稳严重,支护困难。在矿区地应力场、围岩力学性能测试的基础上,对巷道失稳状况进行了调查,实测了巷道围岩变形的基本规律,分析了巷道失稳的机制,提出了基于采动敏感型巷道的控制围岩稳定的支护机理;同时针对工程实践,提出高强度预应力锚杆为基础,巷道关键部位加强支护及二次注浆加固技术方案,并在现场进行了工业性试验。实践表明,提出的支护对策可有效的控制巷道围岩稳定,具有广阔的推广应用前景。