大采高开切眼桁架锚索支护参数优化研究

为了研究大采高复合顶板煤巷的桁架锚索组合支护作用机理,采用理论分析、现场试验、数值计算试验等方法,对大采高2-1101大断面开切眼桁架锚索组合支护参数进行优化分析。研究结果显示：桁架锚索倾角在65°~75°范围内对控制围岩变形和塑性区扩展效果最好,倾角偏大或偏小均不利;桁架锚索的锚固点必须位于稳定的受压岩层内,保证桁架锚索支护系统有一个稳定的锚固基点;桁架锚索的长度为9m时对开切眼复合顶板围岩的稳定性最有利;桁架锚索钻孔的孔口至切眼巷帮距离最优值为1.5 m;顶锚杆密度为10根/排时,现场观测结果显示：两帮移近量最大值为145 mm,顶板下沉量最大值为166 mm,切眼围岩的收敛率在有效控制范围内,桁架锚索组合支护对切眼围岩控制有良好效果。     

地应力异常区上山群巷道蠕变围岩控制技术

为了解决地应力异常区上山群巷道支护困难的问题,针对常村煤矿地应力特征,模拟分析了不同方向的最大水平主应力巷道围岩应力分布规律,并分析了上山群间煤柱宽度与掘进顺序对支护方式的影响,将全长锚固预应力强力锚杆锚索组合支护系统应用于该上山群巷道。试验结果表明：地应力异常区上山群间煤柱宽度大于30 m时掘进顺序对支护无影响,采用全长锚固预应力强力锚杆锚索组合支护系统后,巷道两帮移近量最大为87 mm,顶板最大下沉量为18 mm;锚杆最大受力为183 kN,锚索最大受力为250 kN,且巷道变形量及锚杆锚索受力稳定,围岩变形得到了有效控制。     

泥岩顶板大跨度开切眼围岩控制及支护技术

针对福城煤矿1302南工作面开切眼跨度大,顶板厚层泥岩破碎范围大、破坏程度严重,巷道维护困难的问题,提出了厚层不稳定泥岩顶板条件下,大跨度开切眼围岩内外承载结构控制原理,形成了高强锚杆、高锚固点及高承载结构的"三高"支护技术,确定了以高强度长锚杆、加厚W钢带、钢筋网、高预应力长锚索梁及单体支柱的联合支护形式,确定该开切眼采用长3.0 m、单轴抗拉强度600MPa的高强度锚杆,配合6.2 m长锚索配双页加厚W钢带支护顶板。结果表明:支护参数优化后巷道两帮最大移近量400 mm,顶板最大下沉量160 mm,底鼓量50 mm,巷道基本保持稳定。     

大跨度切眼巷道锚网复合支护技术研究与应用

大跨度巷道围岩支护是当今巷道支护的一大难题。为解决大跨度巷道围岩控制困难的问题,以布尔台煤矿42202切眼为研究对象,通过理论计算、数值模拟和现场观测对42202切眼的支护参数进行了分析计算,选取的最佳支护参数为:顶板锚杆间排距为1 000 mm×1 000 mm、锚索间排距1 800 mm×2 000 mm、副帮锚杆间排距850 mm×1 000 mm、正帮锚杆间排距850mm×1 000 mm,当遇构造带时采用补强支护方式,形成了最终支护方案。支护后,巷道最大两帮移近量和最大顶板下沉量分别为37 mm和28 mm,说明该设计支护方案能够满足大跨度切眼巷道围岩的控制要求。     

大断面切眼软弱破碎围岩锚固机制及控制技术

针对软弱围岩大断面切眼的变形特征,分析了围岩破坏机理,以群锚和高预应力为锚固机制,提出了高强锚杆+锚索+组合构件的支护方案,采用FLAC3D分析了未支护和支护时巷道的塑性区范围和变形量。结果表明支护后巷道围岩塑性区和变形量明显减小,现场检测表明,该支护方案有效地控制了围岩变形,同时验证了方案的可行性。     

司马煤业大断面切眼软弱破碎围岩控制技术

针对潞安化工集团司马煤业有限公司三采区首采1303工作面大断面切眼掘进时围岩变形破坏情况进行分析,提出切眼巷道采用锚杆+锚索+组合构件的群锚支护同时提高锚杆、锚索的预应力支护方案,采用FLAC~(3D)模拟了未支护和支护时围岩塑性区范围,结果表明支护后围岩塑性区明显减小。现场监测结果表明:该支护方案在第37 d后变形速率开始明显变缓,总体趋于平稳,最终两帮和顶底板移近量稳定在448 mm和308 mm。     

塔山矿综放特大断面切眼支护技术

为了解决塔山煤矿3～5号煤层跨度10m切眼的支护难题,深入调研分析了目前切眼支护形式和支护参数存在的问题,确定了大垮度切眼的支护形式为高强度锚杆、组合锚索、W钢带、金属网、混凝土联合支护,有效控制了巷道围岩的变形,达到了支护设计的预期效果,保证了大断面切眼的安全使用。     

特厚煤层大断面切眼锚索支护的作用

以酸刺沟煤矿6-1号煤层为例,采用物理模拟试验和数值计算的方法对不同埋深条件下仅锚杆支护和锚杆-锚索支护大断面开切眼围岩破坏演化特征及锚固效果进行了研究.模拟结果表明：仅锚杆支护开切眼两顶角处产生44.5～49.0°的斜向破裂,顶板呈层状垮落下沉,顶板上方164 mm处形成拱顶;锚杆-锚索支护开切眼两顶角处产生73.0～82.5°的斜向破裂,顶板呈半椭球状垮落下沉,拱顶位于顶板上方280 mm处,拱内顶板仍保持良好的完整性;随着围岩应力的增大(埋深增加),锚索对围岩的控制效果越明显.     

巷道支护中锚固段位置对深部围岩塑性区的影响

本文以江西曲江矿区212工作面风巷为研究对象,基于3DEC数值模拟软件,结合理论分析,研究了不同支护方式对巷道稳定性的影响.研究结果表明:(1)锚杆锚固段位置能够影响巷道围岩塑性区范围.当锚杆(锚索)锚固段处于弹性区时,锚杆(锚索)对巷道围岩塑性区扩展的控制效果良好;而锚杆(锚索)锚固段处于塑性区内时,锚杆(锚索)不能有效的控制围岩塑性区扩展.(2)围岩塑性区范围与巷道变形量存在相对一致性,塑性区范围越大巷道断面的变形量越大.(3)在巷道支护中单纯使用锚杆支护无法有效控制围岩变形,为达到控制巷道围岩稳定的目的须使锚杆(锚索)充分发挥锚固作用,将锚固段置于弹性区内,应采用锚杆锚索耦合支护.     

2612工作面切眼围岩的稳定性分析

采用锚网索支护技术解决东庞矿2612工作面切眼支护难题,通过FLAC3D数值模拟分析在锚网索支护下切眼围岩稳定性和锚杆锚索力学特性。结果表明:该面切眼采用高强度锚网索支护,简化工作面超前支护工序和加快工作面推进;切眼围岩位移最大值为435.4mm,切眼围岩应力集中区位于煤帮围岩深部14～18m,应力集中系数为1.52,满足巷道支护要求;锚杆和锚索受力明显,适当的增加煤帮顶板帮角处的支护强度。     

深井复杂条件切眼巷道锚网索支护技术实践

深井复杂条件下,回采工作面切眼巷道因断面大、跨度大成为支护难题,长期困扰生产矿井。以范各庄煤矿3221S切眼巷道为例,分析大断面和大跨度巷道的破坏机理及支护原则,分别设计锚网索支护参数,通过采用顶板离层仪观测与十字测线位移观测及锚杆索测力计的监测手段,得出锚网索支护的巷道变形规律,采用“锚杆+锚索+钢带+托梁”构成强力锚杆和锚索支护技术,解决范各庄煤矿深井切眼巷道的变形失稳技术难题,满足设备安装中的运输、通风、行人要求,实现锚固体效能的高效发挥,实现了巷道的安全运营,为类似工程提供借鉴。     

综放大断面切眼锚杆参数的研究与应用

为了解决北岩煤矿有限公司东峰煤矿跨度达7.0 m的综放大断面切眼锚杆支护问题,采用有限差分程序FLAC3D和Hoek-Brown屈服准则,研究了锚杆长度、间排距对切眼支护效果的影响.结果表明,锚杆的长度、支护密度越大,对围岩的控制效果越好,但并不按同一比例增加,而是存在一个最佳的范围;根据切眼顶板需同时满足抗拉和抗剪稳定条件,结合组合梁理论探讨了锚杆长度与间排距之间的关系,得出了确定合理锚杆支护参数的图示方法.依据上述成果,在该矿3106综放工作面切眼进行了应用,通过现场数据监测,结果表明,优化后的锚杆支护参数是合理、高效和经济的.     

山阳煤矿基于自稳隐形拱理论的切眼支护设计研究

综采工作面切眼用来安装综采支架、刮板输送机、采煤机等设备并从此开始回采,要求切眼的跨度较大、安全可靠。通过分析山阳煤矿1507工作面切眼的地质条件,以自稳隐形拱理论为基础,应用“自稳隐形拱最大高度公式”确定顶锚杆长度、应用“极限自稳隐形拱最大高度公式”确定锚索长度、应用“锚入岩层内深度公式”确定锚索锚固长度,并运用其原理对矩形巷道进行了改进,设计了导硐法掘进的刚柔双层网支护的圆弧角矩形切眼。同时在施工中设置了顶板观测站,监测巷道表面收敛量、顶板离层量及锚杆工作荷载等指标指导施工。从其支护效果和支护方案的合理性方面看,成功实现了切眼可靠支护和安全使用。可为类似条件矿井提供借鉴。     

特大断面切眼受载变形特征与支护技术研究

为了解决特大断面切眼巷道支护难题，以曹家滩煤矿122106切眼为工程背景，结合理论分析与离散元数值模拟研究了不同顶板跨度条件下巷道受载变形特征，提出了“二次成巷+单体液压支柱+高强锚网索+W钢护板”的大断面煤巷高强度、高预紧力、低密度减跨支护技术，提高了支护效率，显著加快了巷道掘进速度。研究表明，当顶板跨度超过9m后其稳定性大幅下降，极易出现表层煤体破坏垮冒的现象；随着顶板跨度的增加，两帮破坏范围变化较小，顶板破坏范围显著增加|通过现场实测对研究成果进行了验证，巷道未出现明显变形，支护体受载始终稳定。     

深井厚煤层综放大跨度开切眼快速施工及支护技术

针对深井厚煤层综放大跨度7 m宽开切眼变形严重、施工支护困难的情况,采用新型高预应力锚杆锚索联合支护方式,合理选择支护参数,采用高强度高预应力锚杆锚索一次成巷施工工艺。试验结果表明：该施工支护技术可使开切眼变形得到有效控制,顶板下沉量小于160 mm,两帮移近量小于150 mm,施工时间缩短50 d,实现了快速安全施工     

采空区边缘下方巷道支护技术

在分析某矿采空区边缘下方综采切眼支护难点的基础上,结合数值模拟结果,提出了围岩控制技术:首先用插钢管法超前临时支护顶板,再用W钢带组合水力膨胀锚杆永久支护顶板;采空区下方巷道两帮不进行支护,煤柱下方巷道两帮用高强度螺纹钢锚杆支护。现场实施后有效地控制了巷道围岩变形,为切眼刷扩及液压支架的安装提供了良好的条件。     

炭窑峪煤矿22801综放工作面切眼支护技术

炭窑峪煤矿22801综放工作面切眼设计长度155m,矩形断面,掘进宽度9.0m,掘进高度3.4m,掘进断面积30.6m2;根据工作面煤层赋存状况及地质条件,提出并采用了锚带网(索)+组合锚索+单体液压支柱的联合支护方式。简要介绍了切眼施工工艺、支护方式、支护参数及支护质量要求。切眼施工后,进行了矿压观测,支护效果良好。该项支护技术对于顶煤厚度大、顶板易离层、两帮易片帮、巷道压力大的大断面综放工作面切眼支护具有借鉴价值。     

厚顶煤大跨度开切眼锚杆锚索支护技术

通过现场实测某矿厚顶煤大跨度开切眼围岩破裂发展发育规律,在总结目前矿方支护方案存在问题的基础上,分析了高强度高预应力锚杆锚索支护机理。采用数值模拟与已有经验相结合的方法,确定出合理的锚梁网索支护设计,在井下工业性试验中,有效控制了厚顶煤大跨度开切眼软弱破碎围岩的强烈变形,对矿区类似条件下,巷道围岩支护具有重要指导意义。     

大断面巷道综掘一次成巷锚杆支护试验研究

为探讨复杂顶板条件下大断面巷道一次成巷综掘锚杆支护技术，针对朱庄矿3548工作面机巷及切眼的具体情况，在理论分析与数值模拟的基础上，确定了机巷采用高强锚杆支护、切眼采用高强锚杆-锚索联合支护的支护方案，同时确定了锚杆锚索等支护参数及施工工艺．经济与社会效益分析结果表明：3548工作面机巷和切眼成功采用了综掘一次成巷锚杆支护技术，实现了巷道的快速掘进，达到了煤巷锚杆支护快速、经济、安全可靠的目标．     

固体充填采煤超大跨度开切眼成巷及支架安装技术

为解决固体充填采煤超大跨度开切眼围岩稳定控制难题,基于充填采煤液压支架的结构特点,提出支架整体安装一次成巷法、后顶梁滞后安装一次成巷法和降低后顶梁安装二次扩面法3种不同的开切眼成巷方法。通过综合分析支架安装工艺、大断面顶板悬露时间及围岩控制等因素,得出了降低后顶梁安装二次扩面法更有利于围岩稳定的结论。以河南某矿10.2 m长充填采煤液压支架为例,采用降低后顶梁安装二次扩面法的开切眼成巷工艺,设计了总跨度8.7 m、长度100 m的开切眼,采取高预紧力锚杆锚索和二次扩面段单体液压支柱加强支护的围岩控制方案,利用数值模拟对开切眼围岩变形量和塑性区破坏深度进行分析,确定初次导硐跨度及二次扩面长度分别为5 m和12 m。工业试验及现场实测表明,对于固体充填采煤超大跨度开切眼采用降低后顶梁安装二次扩面法,可以有效的控制超大跨度开切眼变形,确保充填采煤工作面的快速安装,达到了预期的效果。