深部开采软岩巷道耦合支护数值模拟研究

通过对深部开采软岩巷道的变形破坏机理的研究发现，巷道变形破坏主要是由于支护体力学特性与围岩力学特性在强度、刚度以及结构上出现不耦合所造成的；且变形首先从关键部位开始，进而导致整个支护系统的失稳．因此，要保证深部软岩巷道围岩的稳定性．必须实现支护体与围岩的耦合．数值模拟研究表明，当锚杆与围岩在刚度上实现耦合时，能最大限度地发挥锚杆对围岩的加固作用；当锚网与围岩在强度上实现耦合时，将会使围岩的应力场和位移场趋于均匀化；当锚索与围岩在结构上耦合时，可以充分利用深部围岩强度来实现对浅部围岩的支护．实践证明，软岩巷道耦合支护可以有效解决深部开采软岩巷道支护问题。     

新型高预应力锚杆支护技术的研究及应用

在总结和研究了巷道围岩与锚杆支护体共同变形破坏规律的基础上,试验研制了具有高预应力的新型钢绞线锚杆.新型锚杆可提供强大的高预应力,能够很好地控制围岩产生的有害变形,实现锚杆与围岩的同步变形,更好地发挥围岩的自承能力.同时预应力钢绞线锚杆安装后不易松动,受外界放炮震动影响小,锚杆材料强度大,用于巷道支护后不仅技术上可行,而且同等支护强度条件下能够降低支护成本,对深部矿井软岩支护具有重要的推广应用价值.     

新型高预应力锚杆支护技术的研究及应用

在总结和研究了巷道围岩与锚杆支护体共同变形破坏规律的基础上,试验研制了具有高预应力的新型钢绞线锚杆.新型锚杆可提供强大的高预应力,能够很好地控制围岩产生的有害变形,实现锚杆与围岩的同步变形,更好地发挥围岩的自承能力.同时预应力钢绞线锚杆安装后不易松动,受外界放炮震动影响小,锚杆材料强度大,用于巷道支护后不仅技术上可行,而且同等支护强度条件下能够降低支护成本,对深部矿井软岩支护具有重要的推广应用价值.     

古汉山矿东翼通风疏水大巷锚注支护技术研究

古汉山矿东翼通风疏水大巷先后采用了多种支护方式均未取得成功．为了满足掘进巷道的技术要求,解决巷道的变形,通过对巷道支护与围岩相互作用及目前各类巷道支护形式及支护效果分析研究,决定采用锚注支护方案．其实质是采用注浆锚杆兼作注浆管使用,一方面通过注浆改变围岩的物理力学性能,另一方面又为锚杆提供了可靠的着力基础,提高了锚杆的支护效果．断面内注浆锚杆自下而上先注底脚,再注两帮,最后注拱顶锚杆、掘进巷道500m,通过现场施工及施工后的监测,巷道能满足设计要求,取得了较好的支护效果．     

深部高应力回采巷道支护技术研究

针对深部开采巷道围岩变形快、变形量大的重大难题,根据兴东矿2121工作面回采过程中巷道围岩的变形特征,通过普氏理论计算出锚杆(索)支护参数,提出了5种不同支护方案,利用FLAC3D数值模拟软件,依次计算出各种方案的顶板下沉量和两帮移近量。结果表明:(1)深部巷道在高应力作用下,巷道围岩变形总量较大,特别是在巷道变形初期,巷道围岩变形速率大,在此条件下采用锚杆索联合支护,可以有效控制围岩的变形和破坏;(2)通过加强两帮的支护,可提高深部巷道围岩整体的承载能力,减少顶板下沉,促进顶板形成稳定结构;(3)增加锚索的预紧力,使锚杆与锚索同步承载,可大大增加支护结构的稳定性,有效控制围岩变形。现场试验表明,锚杆索联合支护可有效提高巷道围岩的承载能力,减少围岩移动和变形,具有良好的支护效果。     

高应力回采巷道围岩变形特征及协调支护技术研究

为了研究高应力条件下回采巷道围岩变形特征,以石板沟煤业18002工作面回风巷为研究对象,根据该巷道工程地质特点,采用FLAC3D数值模拟软件,分析高应力工作面回风巷的变形影响因素,提出高预应力高强锚杆与锚索协调支护的总体思路．分析可知,围岩变形较大是多重原因综合作用的结果;采用高预应力高强锚杆．锚索协调支护对高应力巷道围岩变形控制效果明显;工业性试验结果表明,该技术能有效控制巷道围岩变形,为矿井安全生产创造条件,并取得较好的效果．     

千米深井软岩巷道破坏机理及支护技术研究

基于矿井开采逐渐向深部发展,巷道围岩呈现高地压、大变形、难支护的特点,常规锚网支护已难以控制巷道围岩变形的情况.通过对华丰煤矿-1?100水平巷道破坏机理的研究,提出了采用马蹄形巷道支护断面和全封闭支护的理念,加强底板承载能力和巷道抗蠕变能力;根据千米深井巷道围岩流变特性,研究得出了围岩地压得到合理释放趋于稳定时进行永久支护的时机和距离,并在永久支护中实施锚注加固,使松散破碎岩块胶结成整体提高了围岩的内聚力和内摩擦角,使围岩由“软”变“硬”,使无支护作用的围岩体变为支护结构,同时锚注锚杆成为全长锚固锚杆,加强了围岩的加固效果,达到安全永久支护巷道的目的.     

综放全煤平巷锚杆支护模拟试验研究

根据“巷道围岩松动圈支护理论”,以南屯矿３上 煤层综放工作面全煤平巷围岩条件为基础,对不同动压系数、侧压系数、锚杆支护参数条件下,锚杆支护巷道围岩应力分布、围岩变形及巷道破坏规律进行了模拟试验．试验证实,矩形煤巷顶板中存在一个卸压区,巷道两帮和角部区域围岩破坏严重,是支护的重点部位．锚网支护能有效控制采动压力影响下全煤巷道围岩的稳定性．试验得到的结论对于综放全煤巷道锚网支护设计和应用具有指导意义．     

煤矿巷道断面形状及锚杆支护围岩变形的数值分析

为了研究巷道不同断面形状和锚杆支护对巷道围岩稳定性的影响,采用ANSYS有限元计算方法进行数值模拟,通过对计算结果分析,得出半圆拱形巷道为最佳断面且煤矿巷道锚杆支护能够有效地控制围岩的变形;煤矿巷道锚杆支护对竖向位移的控制作用较大的区域集中在巷道围岩1.8 m范围以内及巷道的两个底角部;对于横向位移的控制作用较大的区域集中在巷道围岩顶板、两帮中部1.6 m范围以内及巷道的两个底角部.     

深井软岩巷道底板卸压钢丝绳网锚注支护技术研究

针对平顶山天安煤业股份有限公司一矿深井软岩回风上山巷道工程地质条件和围岩变形特征,采用数值计算方法,研究了底板卸压槽卸压前后巷道围岩应力场、塑性区的变化规律,分析了底板卸压槽卸压机理,提出了钢丝绳网锚注支护技术,并进行了工业性试验。研究结果表明:(1)巷道底板开掘卸压槽卸压后,底板围岩垂直应力和水平应力的高应力区及其峰值应力均向底板深部转移。卸压后底板同一深度的围岩应力均小于卸压前的围岩应力;卸压后巷道顶底板和两帮围岩的塑性区范围均增大,底板卸压效果明显。(2)深井巷道围岩的破碎区和部分塑性区是支护的重点。回风上山巷道采取开挖底板卸压槽、钢丝绳网锚杆支护和围岩注浆加固等支护措施后,在围岩中形成了锚注体支护圈,提高了围岩的强度和自身承载能力。巷道围岩经历加速变形阶段、减速变形阶段和稳定变形阶段后,一直处于稳定变形状态。卸压槽+钢丝绳网锚注支护在回风上山巷道的支护试验取得成功,可为深井软岩巷道支护提供参考依据。     

Deformation mechanism of roadways in deep soft rock at Hegang Xing’an Coal Mine

Engineering geomechanics characteristics of roadways in deep soft rock at Hegang Xing’an Coal Mine were studied and the nature of clay minerals of roadway surrounding rock was analyzed. This paper is to solve the technical problems of high stress and the difficulty in supporting the coal mine, and provide a rule for the support design. Results show that mechanical deformation mechanisms of deep soft rock roadway at Xing’an Coal Mine is of I_ABII_ABCIII_ABCD type, consisting of molecular water absorption (the I_AB-type), the tectonic stress type + gravity deformation type + hydraulic type (the II_ABC-type), and the III_ABCD-type with fault, weak intercalation and bedding formation. According to the compound mechanical deformation mechanisms, the corresponding mechanical control measures and conversion technologies were proposed, and these technologies have been successfully applied in roadway supporting practice in deep soft rock at Xing’an Coal Mine with good effect. Xing’an Coal Mine has the deepest burial depth in China, with its overburden ranging from Mesozoic Jurassic coal-forming to now. The results of the research can be used as guidance in the design of roadway support in soft rock.     

松软煤层回风平巷高强U钢支护数值模拟研究

依据永煤集团主焦矿软弱底板的典型地质条件,采用FLAC3D数值模拟的方法研究巷道U29高强度型钢支护下围岩的稳定性,通过与锚喷支护作对照研究,分析得出其应力、位移、塑性区等的变化规律．对U29型铜支护方式进行现场工业性试验,随巷道掘进布置测站,定期监测围岩变形情况及支架的受力状态．结果表明,U29型高强度型钢支架能有效控制围岩变形破坏,支架结构稳定可靠,为保证煤巷的稳定及选择合理的支护形式提供了理论和现场依据．     

三软综放沿空锚网索支护巷道回采期间围岩变形特征

针对三软综放沿空巷道围岩大变形、难支护的特点,提出采用锚网索支护新技术,通过对试验巷道数值模拟以及表面位移、围岩深部位移和围岩应力的现场监测,分析了试验巷道矿压显现活动规律,掌握了试验巷道在锚网索支护下的围岩变形规律,这为锚网索支护在三软煤层巷道的推广应用和支护参数设计提供了科学依据.     

极软岩巷道开挖锚注耦合支护技术研究

根据软岩工程特征、变形机理,采用非等强耦合控制技术对不良部位实施二次支护,成功地控制了围岩的变形,保证了隧道工程的稳定．     

跨采软岩巷道锚注加固技术的实验研究

针对鲍店煤化北翼采区受放顶煤工作面跨采影响的下部主要岩石集中巷,对巷道采用不同支护形式的支护效果进行了相似模拟试验研究,得到了受跨采影响的软岩巷道在不同支护条件下的变形特征,为同类软岩巷道支护提供了科学的依据。     

软岩隧道(巷道)实用控制技术研究

软岩、极软岩巷道具有高地压、难支护和持续变形破坏工程特征，实践表明，现有支护难以耦合控制．文章通过对软岩工程特征、变形破坏机理分析研究，提出了软岩控制和复合型软岩向单一型转化控制的技术方法和实用支护对策．经工业性试验、应力监测表明，控制了围岩的强烈变形、保证了巷道的稳定，具有显著的技术经济效益．     

人防软岩隧道支护技术的研究与应用

根据软岩大地压、难支护和持续变形破坏的工程特征,提出了软岩隧道关键部位的支护概念,并分析了关键部位的支护原理．工程实践中采用非等强耦合控制技术与注浆强化技术对关键部位实施二次支护,成功控制了围岩的变形,保证了隧道工程的稳定．该控制技术具有简单、安全可靠、掘进速度快、支护费用低等优点,可推广应用．     

综采放顶煤工作面高冒空巷充填技术

基于对综采放顶煤工作面高冒空巷围岩活动规律的分析，采用高水速凝材料充填高冒空巷。通过理论分析和数值模拟计算，确定了高水速凝材料充填体的力学参数。研究表明，充填体具有较大的支护阻力和良好的逆性变形特点，可有效支护高冒空巷顶板和两帮，同时适当变形而降低载荷，保持充填体完整，该技术成功应用于工程实践，取得了较好的技术，经济效果。     

极软岩水仓系统巷道与硐室支护及加固技术

基于和睦山矿区水文地质情况及-300m水仓系统巷道围岩状况,对该矿区软岩巷道进行支护作用机理探讨和变形分析,提出一套针对极软岩水仓系统巷道的支护与加固技术．支护结构的承载力验算及现场变形实测结果表明,该支护加固设计可有效控制极软岩遇水后的变形,支护效果良好．     

堆煤荷载下软土-群桩-承台体系三维数值分析

为了探讨软土场地中堆煤荷载作用下邻近群桩承台体系受力变形特性,以马来西亚某大型储煤场为具体工程背景,基于大型有限元数值计算平台ABAQUS建立可考虑空间刚度效应的堆煤荷载作用下软土-群桩-承台体系三维非线性数值模型,对既定场地群桩承台基础方案进行受力变形分析和安全性评价.结果表明,在堆煤荷载作用下,靠近堆煤侧桩体侧向位移最大,在软弱夹层深度范围内桩体内力变化存在突变现象;在边承台桩身中部和底部,以及中承台桩顶与承台连接处存在拉应力集中区.