锚杆支护、锚杆-锚索协调支护、全断面短锚索支护的对比分析研究

2145底抽巷受2145下顺槽掘进影响,产生明显变形破坏,且变形有加剧趋势,为保巷道稳定性,采用FLAC3D软件以2145底抽巷为对象,对锚杆支护、锚杆-锚索联合支护、全断面短锚索支护进行对比分析。结果表明:采用全断面短锚索支护对巷道围岩的变形和塑性区的控制效果优于其他两种支护,可以满足生产需要;且锚索受力比较稳定,能确保巷道稳定性,保证矿井安全生产。     

空巷影响下回采巷道围岩稳定性及支护设计研究

为研究因小煤矿开采形成的空巷对于工作面回采巷道稳定性的影响,并选取合理的支护方式及参数,采用FLAC~(3D)软件对工作面不断推进时不同支护条件下,对受空巷影响的工作面运输平巷围岩稳定性进行了数值分析,且对优化支护后的巷道顶板围岩结构实施钻孔窥视。结果表明:空巷影响下工作面应力重分布使空巷煤柱边缘应力集中,造成附近运输平巷垂直应力骤增且塑性区范围扩大;合理支护方式可使巷道围岩塑性区范围及围岩变形得到明显改善,当空巷进入工作面超前应力影响范围内,巷道顶底板变形量急剧增加;在优化支护方案作用下空巷附近运输平巷顶板岩层裂隙发育少、完整性较好。     

深井大断面双巷布置回采巷道破坏机制及控制技术

为解决深井大断面双巷布置回采巷道二次采动期间围岩控制问题,以刘庄矿6203工作面回风巷为工程背景,根据现场实际观测情况分析了巷道变形特征,即回采期间巷道变形表现为底鼓量大于顶板下沉,煤柱帮变形远大于实体煤帮的非对称形态,巷道底板及煤柱帮围岩变形最严重。在此基础上分析了护巷煤柱、围岩应力、围岩强度、支护形式对巷道底鼓的影响,认为护巷煤柱尺寸过小,支护参数不合理是导致巷道破坏变形的主要原因。提出了改变护巷煤柱尺寸、优化巷道支护参数、局部注浆和留设卸压槽的底鼓控制技术。通过工程实践表明,新的支护方案使巷道围岩得到了有效控制,具有良好的安全技术经济效益。     

沿空留巷围岩变形破坏影响因素分析及其稳定性控制

从地质、技术两个方面归纳和分析影响沿空留巷围岩变形破坏因素,在此基础上,提出将沿空留巷的巷道支护看成是一项综合性的系统工程,巷内支护采用"分阶段联合支护",巷旁高水材料充填,巷旁超前复合加固,合理确定巷道断面,适当地加快工作面推进速度等控制沿空留巷围岩变形破坏的建议。     

近断层大断面巷道变形分析与控制

为了解决近断层大断面巷道的支护难题,针对山西晋城赵庄矿近断层大断面巷道53121巷在掘进期间发生顶板剧烈下沉、两帮非对称变形和支护结构失效的现象,通过现场调研和数值模拟,分析近断层大断面巷道变形破坏的特征和原因。结果表明,断层面剪切滑移破坏、围岩松软破碎、支护结构针对性差是造成大断面巷道变形破坏的原因。利用非对称支护原理,提出该巷道围岩的控制技术,即顶板采用全锚索支护方式控制大断面巷道顶板下沉,两帮采用锚杆+锚索非对称支护技术控制大断面巷道两帮非对称变形,促使支护结构均匀承载,从而控制巷道围岩变形。工程实践表明,采用新支护方案后,围岩变形得到有效控制,巷道稳定性大幅提高。     

大倾角工作面巷道断面形式优化数值模拟

针对大倾角工作面梯形巷道顶板破碎、较高侧煤帮变形破坏严重的现象,以陈蛮庄煤矿3402工作面轨道巷为工程背景,结合现场实际和UDEC2D数值模拟,对比分析了巷道矩形开挖和梯形开挖时围岩破坏特征,并根据矩形巷道顶板三角煤的破坏特征提出了五边形巷道断面形式。对3种断面形式下巷道横截面积、断面支护长度以及围岩稳定性进行了对比研究。研究表明:对于大倾角工作面,五边形巷道断面形式相比于矩形巷道有效提升了回采工程的活动空间,合理摒弃了位于顶板的不易支护的部分三角煤;相比于梯形巷道合理降低了巷道支护成本,提升了直接顶板的稳定性。因此,五边形工作面巷道更有利于大倾角工作面的安全高效生产。     

深井巷道围岩锚固体流变控制力学解析

围岩流变是深井巷道变形破坏的主要特征,通过相似材料无锚体及锚固体蠕变实验,得出了锚固体蠕变特征及控制模式,建立了深井巷道围岩锚固体流变控制力学模型,分析了各因素对围岩锚固体流变稳定性的影响,确定了基本锚杆支护参数,最后进行了工程算例与实测对比。结果表明：锚固体流变的基本特征有别于无锚岩体,不仅表现出锚固体位移比无锚岩体位移小,而且锚固体呈现等速蠕变阶段时间长及蠕变应力水平高的特点,且锚固体存在明显的蠕变二阶段（主要）或三阶段（次要）特征;巷道围岩锚固体流变稳定性主要与围岩所处应力水平、锚固厚度、断面尺寸及加锚弹性模量有关;合理的锚杆支护参数能够实现巷道围岩锚固体流变稳定,实测数据与理论计算较为吻合,巷道支护效果显著。     

爆破扰动下硬岩巷道围岩破坏特征及其控制技术

结合孙疃矿北翼总回风巷工程地质条件,采用数值模拟方法分析大断面硬岩巷道围岩体在掘进过程对爆破载荷的动力响应,揭示了爆破扰动下巷道围岩应力演化特征及变形破坏规律,并提出了锚杆-锚索协调支护的耦合支护形式。工程实践表明,该技术能够较好的实现围岩稳定性控制,并为快速掘进施工创造条件。     

大采深动态压力下回采巷道支护参数确定

通过巷道围岩受力变形规律的分析,提出有利于轨道巷围岩稳定的断面形状和断面尺寸。在此基础上,根据围岩变形量以及满足8405轨道巷通风、行人、运输等要求的前提下,确定8405轨道巷合理的支护方式。     

深部巷道连续双壳加固机理及试验研究

由于深部巷道变形破坏严重,传统支护难以保证巷道稳定。本文在详细分析深部巷道围岩变形特征的基础上,提出深部巷道连续双壳加固理念,并分析双壳加固机理。通过相似材料模拟试验,对不同采深条件下裸巷、锚杆支护、连续双壳支护巷道围岩变形及应力分布规律进行研究。结果表明：随采深增大,裸巷围岩发生大面积整体破坏,不能自稳;锚杆支护巷道锚固区以里深部围岩继续发生离层破坏,巷道存在潜在破坏危险;连续双壳支护巷道只在巷帮浅部发生局部剪切破坏,围岩稳定性好。以陶二煤矿新南总巷道支护为例,验证了连续双壳支护的合理性。     

复合顶板软弱岩层外错式相邻区段巷道联合支护技术研究

为解决传统巷道布置条件下复合顶板软弱岩层沿空巷道存在顶板易变形、易失稳、易冒落，无法长久维持巷道围岩稳定性等一系列难题，本文基于错层位外错式巷道布置方式，利用相邻区段间巷道空间化结构关系，提出综放复合顶板错层位外错式相邻区段巷道联合支护技术，理论分析该支护技术的围岩控制作用机理，采用FLAC3D数值模拟软件对错层位外错式巷道布置条件下相邻区段巷道联合支护方案进行研究并与传统巷道布置下常规支护方案进行对比。模拟结果表明：采用“错层位外错式巷道布置+相邻区段间巷道联合支护技术”为核心的综合围岩控制措施，可加强易离层垮落顶板的支护强度，使围岩应力在联合支护的作用下趋于均衡，从而最大限度地发挥支护体系的支撑作用，达到巷道稳定的目的。     

深部破碎岩体巷道围岩控制技术研究

某金矿进入深部开采后，由于围岩破碎，巷道开挖后出现了明显的变形和破坏现象，难以满足其服务期间的稳定性要求。针对这一问题，采用现场调查、数值模拟和现场试验等手段开展了研究。首先，分析了巷道变形和破坏特征，认为该矿巷道破坏表现为两帮破坏，然后发展至顶板。其次，从充分利用深部破碎岩体自承能力的角度出发，提出了马蹄形巷道设计方案，并采用数值模拟的方法分别模拟了矩形巷道，直墙半圆拱巷道，直墙三心拱巷道和马蹄形巷道的开挖过程，结果显示当采用马蹄形巷道时，能够减小围岩应力松弛区的范围，改善围岩的受力条件，极大限度地抑制了围岩的变形和破坏。再次，给出了优化的马蹄形巷道支护方案，在传统只采用顶板锚杆的基础上增加两帮锚杆和穿带，其中，顶板锚杆间距 1.5 m，两帮锚杆间距 1.0 m，排距均为 1.0 m。最后，将得到的马蹄形巷道方案应用到该矿-900 m 分段联巷的工程实践当中，结果表明马蹄形巷道施工后围岩没有发生明显的变形和破坏，取得了较好的施工效果，保证了巷道的稳定性。通过本研究可以为该种类型的深部破碎岩体巷道的围岩控制技术提供参考和借鉴。     

软化与膨胀作用下深部巷道围岩黏弹塑性分析

随着煤矿开采的逐渐加深,深部高应力巷道围岩表现出典型的应变软化、破裂膨胀及流变特征.通过建立线性软化模型,进行黏弹塑性力学分析,确定了深部巷道围岩的应力、位移和破裂区半径.以山东省郓城煤矿井底车场泥岩段巷道为研究背景进行实例计算,得出了破裂膨胀和线性软化作用下围岩的变形破坏特征.结果表明:软化和破裂膨胀对巷道的周边位移和破裂区厚度都有显著影响;耦合作用下,围岩的变形和破碎比单因素作用下更加严重;其中线性软化对巷道稳定性的影响比破裂膨胀更大.并通过现场实测,将结果与理论值进行对比,验证了计算的正确性.     

加固底板对深部软岩巷道两帮稳定性影响的数值分析

通过数值计算，研究了底板支护和注浆加固底板后深部软岩巷道两帮围岩的稳定性.计算结果表明，加固软弱底板后巷道两帮围岩变形量减小，尤其是巷道两帮下部围岩变形量减小幅度较大，两帮围岩塑性区范围和软化区范围缩小，两帮围岩主应力升高区范围缩小，主应力峰值区域更加靠近巷道周边.从而得出：加固软弱底板有利于提高深部软岩巷道两帮围岩稳定性.     

锚注加固技术在高应力碎胀岩体巷道支护中的应用研究

 锚注加固技术能明显地改善巷道围岩受力状态、增强巷道整体承载能力、有效地控制巷道变形破坏,提高巷道支护的稳定性和安全性。针对魏家地煤矿二号石门运输大巷经多次返修,巷道变形依然严重的问题,运用锚注加固理论与技术,研究了高应力状态下的碎胀岩体锚注加固支护参数并进行了实施,结果表明,支护效果显著,取得了良好的技术和经济效益。     

软煤层开拓巷道二次支护技术的研究

软煤巷道围岩强度低,稳定性差。掘巷中为防突,需布置排放钻孔和注水等工艺措施,加大了围岩变形破坏程度。针对软煤巷道变形破坏力学机制,建立了力学模型,提出二次支护锚注耦合技术。实施后,矿压观测表明:巷道变形得到控制,技术经济效益明显。     

深井大松动圈软岩巷道支护技术

针对车集煤矿23下部采区复杂的围岩条件及原支护形式下的巷道破坏情况,对23下部采区轨道下山的地应力及围岩松动圈进行了测试,测试结果表明巷道水平应力大于垂直应力,地应力特征为水平应力场型,巷道围岩松动圈属于大松动圈软岩巷道。依据连续梁支护原理,采用大锚杆配合纵横向钢带交错联合支护方式,并强化了帮部的支护,实现了巷道围岩的整体控制,有效地防止了巷道的围岩变形,取得了较好的支护效果,为相似条件下的巷道支护提供一定的技术借鉴。     

深部大变形巷道围岩稳定性控制方法研究

针对深部高应力巷道围岩大变形难以控制的问题,采用Kastner等相关理论,研究了支护阻力对深部高应力巷道围岩变形的影响,揭示了其变形难以控制的力学本质,提出了巷道围岩稳定性控制新的支护理念。深部高应力巷道围岩大变形主要来自于两部分:1巷道周边浅部破碎围岩的扩容与剪胀等非连续性变形;2高应力致使巷道围岩产生的以塑性变形为主的连续性变形。研究表明:目前的支护水平对巷道围岩的连续性变形影响十分有限,总是存在一部分变形量无法控制,即深部巷道围岩存在"给定变形"。为实现巷道围岩稳定控制,降低支护成本,巷道围岩支护理念应由变形控制向稳定控制转变,确保巷道围岩均匀、协调变形,消除冒顶与片帮等不安全隐患,增强巷道围岩整体性与稳定性。因此,对于深部高应力巷道围岩稳定性控制,可在巷道掘进时预留一定的变形空间以容纳围岩部分"给定变形",支护结构应具有一定的连续性变形能力,又能持续提供较高的支护阻力,以维持巷道围岩的完整性与稳定性,保障巷道围岩的均匀、协调变形。工程实践结果表明:考虑预留变形并采用"可接长锚杆+刚性长螺纹钢锚杆+锚网+W钢带+喷射混凝土"综合控制技术为主,并辅以可接长锚杆强化顶板支护方案可较好控制巷道围岩的稳定性,保障了巷道服务期间的安全使用。     

深部软岩应力集中带高强耦合支护技术研究与应用

针对深部应力集中带软岩巷道变形破坏严重,传统联合支护技术难以控制问题,结合鹤煤八矿-655 m水平南大巷返修工程实践,通过理论分析及现场观测的手段,提出设计了锚网梁索与注浆锚索高强耦合支护技术并进行了现场应用,得出锚网梁索与注浆锚索是具有锚网喷支护与注浆加固共同作用的一种耦合主动支护方式,可以改变围岩力学参数,提高围岩强度。工程实践表明:该支护方案可显著提高围岩的强度和承载能力,有效地控制了深部软岩巷道变形,支护效果明显。     

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。