基于围岩松动圈测试的巷道锚杆支护参数优化及应用

针对镇沅金矿巷道围岩松软破碎的情况,为了合理有效地支护巷道,降低支护成本,采用声波监测的方法对巷道围岩松动圈进行测试,得到巷道围岩松动圈为0.9~1.2 m,并据此对巷道锚杆支护参数进行优化设计。通过理论计算与数值模拟相结合的方式确定了合理的锚杆支护参数:锚杆长1.8 m,直径为16 mm,间排距为0.9 m×1.0 m。应用锚杆支护参数进行工业试验,并对巷道锚杆承载力和巷道收敛变形进行监测,结果表明,支护参数可以有效控制巷道变形,维护巷道稳定,既提高了巷道支护效果,又降低了支护成本,为矿山的安全高效回采提供了技术支持。     

黄山铜镍矿膨胀破碎巷道支护参数优化研究

为解决新疆哈密黄山铜镍矿巷道出现的严重片帮,垮冒等工程灾害问题,通过采用现场超声波测试方式,引用波速梯度最大数值作为松动圈范围判别准则,确定该矿山490m中段1#脉外运输巷道的围岩松动圈范围为1.8m~2.0m;结合现场踏勘、岩体质量分级及实测松动圈范围,分析得出现有支护方案不能满足支护要求。依据围岩松动圈测试结果及理论计算结果,初步确定黄山铜镍矿490m中段1#脉外运输巷道采用树脂锚杆+金属网+喷射混凝土联合支护方式,树脂锚杆长2.5m,锚杆间排据均为1.2m,喷射混凝土厚度为100mm,在此基础上,采用数值模拟方法,进行支护参数优化与现场支护方案对比,模拟结果显示,优化的支护方案可控制围岩变形,提高围岩自稳能力,具有良好的支护效果。     

膨胀破碎巷道支护参数优化研究

为解决新疆哈密黄山铜镍矿巷道出现的严重片帮、垮冒等工程灾害问题,通过采用现场超声波测试方式,引用波速梯度最大数值作为松动圈范围判别准则,确定该矿山490m中段1~#脉外运输巷道的围岩松动圈范围为1.8～2.0m;结合现场踏勘、岩体质量分级及实测松动圈范围,分析得出现有支护方案不能满足支护要求。依据围岩松动圈测试结果及理论计算结果,初步确定黄山铜镍矿490m中段1~#脉外运输巷道采用树脂锚杆+金属网+喷射混凝土联合支护方式,树脂锚杆长2.5m,锚杆间排据均为1.2m,喷射混凝土厚度为100mm,在此基础上,采用数值模拟方法,进行支护参数优化与现场支护方案对比,模拟结果显示,优化的支护方案可控制围岩变形,提高围岩自稳能力,具有良好的支护效果。     

焦家金矿巷道围岩松动圈测试与破碎岩体支护技术

为了准确测定破碎蚀变岩体条件下巷道围岩松动圈范围,选择合理的支护方案与参数,本项目以山东黄金集团焦家金矿为依托矿山开展研究。联合采用岩体超声探测与数字全景钻孔摄像手段,获得了焦家金矿破碎岩体条件下的巷道围岩松动圈范围为1.0～1.3 m。开展焦家金矿现场岩体质量分级,基于分级结果计算破碎蚀变岩体所需支护载荷大小。计算结果表明,在破碎岩体条件下围岩所需支护载荷为51.08～76.17 kPa。依据围岩松动圈测试结果以及围岩支护载荷计算结果,初步确定焦家金矿破碎蚀变岩体应采用管缝锚杆+金属网+喷射混凝土联合支护方案,管缝锚杆长1.8 m,设计锚杆间距为1.0 m,排距为1.2 m,喷射混凝土厚度为50 mm。在此基础上,开展支护方案的现场工业试验,由巷道围岩连续收敛监测结果表明,当应用管缝锚杆+金属网+喷射混凝土联合方案支护后,巷道围岩收敛变形在6个月内不再增长,可有效保证焦家金矿巷道围岩在服务周期内的稳定性。     

逆断层影响区域破碎巷道稳定性控制对策分析

福建马坑铁矿中矿段区域矿体受到贯穿逆断层影响,近断层区域岩体稳定性较差,从而导致巷道支护难度大、多次返修等问题。针对该问题,通过采用现场超声波测试,利用波速梯度最大数值作为松动圈范围判别准则,确定该巷道的松动圈范围1.6m~1.8m;结合现场踏勘、岩体质量分级与理论计算结果,提出近断层区域巷道支护方案,即树脂锚杆+金属网+喷射混凝土+钢拱架联合支护方式,树脂锚杆长2.5 m,锚杆间排据均为1.2 m,喷射混凝土厚度为100 mm,采用数值模拟方法,进行支护参数优化方案与现场支护方案对比,模拟结果显示,优化的支护方案可控制围岩变形,提高围岩自稳能力,具有良好的支护效果。     

高应力半煤岩异形巷道围岩松动圈测试

采用智能松动圈测试仪和矿用钻孔窥视仪对巷道围岩的损伤与变形状况进行了测试分析。测试结果表明,测试巷道围岩的松动圈深度约为2.6 m,这为确定合理的锚杆支护参数提供了重要依据。     

回采巷道围岩松动圈厚度的确定

采用锚杆支护解决采动支承压力问题,关键是确定出巷道围岩松动圈的厚度。采用U510非金属超声波探测仪监测煤矿回采巷道上顺槽与工作面不同距离时的波形曲线,确定了回采巷道前方不同位置处围岩松动圈的厚度,为确定锚杆支护参数提供依据。     

矿山巷道锚杆支护参数的设计方法

巷道围岩力学性质参数取值不准,造成锚杆支护参数设计不合理,锚杆作用未能充分发挥,支护材料浪费和支护成本偏高。基于岩体力学理论、巷道围岩松动圈支护理论和锚杆支护原理,利用现场监测对锚杆支护参数进行设计,有助于充分发挥锚杆支护的优越性。针对陕西某矿巷道条件,介绍了围岩松动圈厚度和锚杆承载力的监测,并以此为依据设计锚杆参数的方法。应用表明,用此方法确定锚杆支护参数,支护效果好,降低了支护成本,为现场选择锚杆支护参数提供一种思路和方法,具有很好的推广价值。     

某矿膨胀岩巷道支护参数优化数值模拟与工业试验

以往对于软岩巷道的支护方案只是通过数值模拟等方法进行优化,并没有与现场工业试验相结合,无法有效的指导矿山的生产实践。因此,本文以解决云南某矿山无轨运输巷道因膨胀性花岗岩引起的工程灾害为目的,通过微观试验、超声波波速测试、锚杆拉拔力测试等方法,对膨胀岩巷道的膨胀等级、围岩松动圈及矿山原有支护效果进行判定,并运用3D-σ有限元模拟软件对9种锚杆参数方案模拟分析,结果表明：该矿山花岗岩属于强膨胀性软岩,松动圈范围在1.6～1.8m之间,并且原有支护不能满足工程实际;采用喷锚网联合支护时,锚杆长度2.1m,间、排距分别为0.9和 1.2m支护效果最好,并依据其支护方案在该巷道进行现场工业试验,发现巷道变形在施工2月左右趋于稳定,为该矿山提供的支护方案具有理论及现实意义。     

大断面煤仓硐室支护技术研究

以华润煤业唐洞煤矿-450 m水平煤仓为例,针对大断面巷道特性,通过采用工程类比法和理论分析等方法,选择了"锚杆+锚索+注浆"的联合支护方案。运用松动圈理论和耦合支护原理对锚杆、锚索支护参数进行了优化计算,通过经验方法对注浆参数进行了优化选择。现场矿压观测结果证明了"锚杆+锚索+注浆"的联合支护技术较适合大断面巷道的围岩变形控制。     

基于FLAC~(3D)分区赋值的煤巷变形破坏特征及控制研究

针对大断面特厚煤层巷道支护困难及数值模拟中围岩参数的合理选取问题,采用室内试验、现场测试和理论计算相结合的研究方法,分析巷道不同部位围岩的真实强度,并基于"分区赋值"思想研究大断面特厚煤层巷道的变形破坏特征,选取与之相符的松动圈支护理论进行控制设计,结果表明:理论计算、现场实测及数值模拟得出的松动圈厚度分别为1.51m、1.57m和1.6m,三者基本吻合;无支护时围岩变形均匀地向巷道空间发展,顶板易发生整体性垮落,围岩位移主要由松动圈范围内围岩碎胀变形引起;数值模拟表明支护方案形成组合拱的厚度与预期结果相符;工程应用效果良好,经济效益显著,说明松动圈支护理论能很好的解决大断面特厚煤层巷道的支护问题。     

围岩松动圈支护理论在煤巷支护设计中的应用

根据围岩松动圈支护理论,在屯兰矿12501运输巷道内应用PHD-2型松动圈测试仪进行围岩松动圈范围测试,确定松动圈厚度值LP并进行松动圈分类。由测试结果可知,巷道围岩松动圈厚度在1.3~1.5m之间,属于中松动圈Ⅲ类一般围岩,应按照悬吊理论设计支护参数,从而确定适用于巷道地质条件的支护方案。通过对支护方案进行现场试验并监测巷道表面位移量,证明巷道变形量小,顶底板最大移近量小于26mm,两帮最大移近量小于36mm,围岩保持稳定。这表明根据围岩松动圈理论设计巷道支护方式及参数是合理可靠的,为屯兰矿巷道支护设计提供了技术参考。     

破碎巷道锚网喷支护技术研究

破碎岩体巷道的支护效果关系矿山安全和支护成本,是矿业学界和业界关注和研究的重点。以某铁矿为工程背景,运用破裂区和塑性区理论对巷道围岩破碎岩体变形进行了理论分析,采用超声波仪器对破碎岩体巷道围岩松动圈范围进行了测定。在此基础上,基于松动圈理论提出了锚杆、金属网和喷射混凝土结合的组合式支护方式,并辅以长锚索补强,形成短锚成拱、长锚悬吊的支护方式。通过FLAC3D数值软件分析不同锚杆间排距下的支护效果,结果表明：0.7 m×0.8 m的锚杆支护间距不仅可减少塑性区和变形量,同时能有效缩小自稳时间,支护效果良好。     

厚松散层破碎围岩大巷分阶段支护技术

为了控制新桥煤矿厚松散层破碎围岩大巷持续剧烈变形,采用地质雷达测试围岩松动圈范围,为支护设计提供可靠的理论依据,测试结果表明,围岩松动范围1.5~2.5 m。针对大松动圈破碎围岩特性,采用分阶段支护技术,适时动态控制围岩变形,矿压观测结果表明,采用锚网喷支护形式有效控制了巷道顶板和两帮的初期稳定,采用底板反拱注浆支护形式有效控制了底鼓变形,后期采用帮部滞后注浆有效控制两帮围岩变形。支护方案科学、合理,达到了预期的支护目标。     

软岩巷道联合支护技术研究

针对西部地区煤矿围岩承载力低,锚喷支护难以有效控制围岩变形,巷道返修率居高不下等问题,在新上海一号煤矿113082轨道巷施工中,拟采用“钢带、锚杆索支护+反底拱”支护方案。基于围岩松动圈理论,确定了巷道松动圈的厚度及锚杆长度|基于关键部位支护原理,确定了锚索的长度、位置及排距|基于滑移线理论和塑性极限分析法,确定了反底拱锚杆的长度及间距。数值模拟结果表明,该方案能够改善围岩应力状态|现场实施后,该方案可以有效控制巷道围岩变形,保证了煤矿安全生产。     

钻孔摄像技术在巷道围岩松动圈测试中的应用

围岩松动圈大小的测试对巷道的破坏范围及支护方式的确定具有重要意义。针对三河尖煤矿南翼软岩巷道围岩变形强烈、破坏范围大(大松动圈)的特点,提出了利用钻孔摄像技术测量围岩松动圈大小,并利用钻孔测量系统对-980 m南翼软岩巷道围岩内三个不同深度围岩松动破碎情况进行直观分析,得出了三个测点的围岩松动圈的厚度,为南翼软岩巷道的支护方案设计提供了依据。     

某铁矿破碎岩体巷道支护参数优化设计

某铁矿围岩破碎,出矿巷道和分段运输巷道容易发生顶板掉块、冒落,加之采矿生产影响,巷道支护结构容易发生失效。应用松动圈支护理论,针对破碎岩体支护设计参数进行优化,推荐采用锚网喷联合支护方式,通过选取代表性巷道进行工业试验,证明优化支护参数后,支护方式适用于破碎岩体,支护效果得到了显著提高。     

爆破对软岩巷道松动范围影响的测试与分析

针对巷道掘进爆破施工药量日益增大,促进了岩体内裂隙的扩展,使巷道围岩松动圈增大。根据现场施工实际,对爆破前后围岩的松动圈半径进行测试,分析了巷道掘进爆破施工对巷道松动范围扩展的影响。分析结果表明:研究巷道稳定后的松动圈半径在1.8 m左右,其中爆破振动的影响约占10%,爆破动载对松动圈影响的范围在25～30 m;通过调整支护参数,增加锚杆长度,提高了支护的安全可靠性。最后从爆破参数和装药结构2个方面提出了降低巷道掘进爆破动载强度的措施。     

隔离矿柱巷道围岩松动圈分布规律的测试

诸多经验表明,深部巷道的松动圈的分布特点将对支护设计有重要影响。为确定我国华东某铜矿山隔离矿柱回采时,充填体下新开挖的出矿巷道所需预留的顶板厚度及其支护方式,需要了解巷道周边松动带的范围,确定巷道围岩的不稳定区域。通过对松动圈理论及影响松动圈范围因素的研究,制定合理的松动圈测试方案,利用RSM-SY5声波仪对矿山隔离矿柱巷道围岩进行松动圈现场测试,并对测试结果进行分析,得出沿孔深方向的波速变化曲线（即V_P-L曲线）及巷道围岩松动圈范围的截面图;根据松动圈支护理论及松动圈测试结果,对矿山隔离矿柱巷道围岩稳定情况进行研究及分析,并给出支护建议。实践表明,松动圈测试作为岩石内部变形的监测手段,能够全面且真实地反映矿山巷道的破坏情况及其随着回采过程的破坏趋势,可为评价巷道稳定及巷道变形支护提供科学的指导。