软岩回采巷道底臌破坏机制与支护技术

软岩巷道底臌治理一直是软岩支护中重点攻关的难题之一,作为受采动压力影响的软岩回采巷道来说,巷道的底臌问题尤为突出。针对山东能源临矿集团上海庙矿区软岩大变形技术难题,首先从巷道底臌变形的力学机制入手,根据巷道围岩本构关系及应力作用模式,在结合朗肯压力理论的基础上建立了剪切错动型巷道底臌力学模型,导出了巷道底臌力源P_0的计算方程。计算分析知,当底臌压力P_0大于底板岩体的强度极限时,巷道底板岩体将发生剪切和扩容变形挤入巷道空间,随时间效应的加大最终导致巷道底臌;其次,结合建立的底臌力学模型,提出了一种与剪切错动型巷道底臌力学机理相适应的新型反底拱底臌控制技术,对反底拱伸出段、底板预应力锚杆和反底拱主体段3部分在底臌控制过程中的作用进行理论分析,揭示了其"控底-助帮"的底臌控制机理,并综合数值计算和正交实验的方法对新型反底拱结构的3个主要参数进行试验优化,模拟显示影响巷道底臌量指标的主要因素为底板超挖深度和反底拱伸出段长度,影响巷道两帮移近量指标的主要因素为反底拱伸出段长度;最后,通过对榆树井矿13803工作面回风巷原始支护条件下底板压力的验算,确定了底板围岩压力与矿井水的耦合作用是造成该巷道底臌的主要原因,并根据优化后的底板治理方案在榆树井煤矿13803工作面回风巷返修段进行工业性试验。工程实践表明,该项新技术控制软岩回采巷道底臌及两帮变形效果较好,有效保证了工作面回采期间巷道的稳定性。     

姚桥矿深部软岩巷道底臌控制对策研究

大屯矿区姚桥煤矿进入深部开采后，出现各类非线性力学破坏现象，严重影响巷道的正常使用。其中7009溜子道围岩由于受到动、静荷载扰动，地应力场，以及在原不耦合支护作用下，巷道底板变形严重。从巷道围岩力学性质、矿物成分组成以及原支护形式的特征出发，分析了导致巷道底臌的主要因素并进行底臌机理的研究。结合有限差分法三维数值模拟优化支护设计参数，并使用锚索加固顶板，以减轻对底板的应力集中；采用45°和60°底角锚杆切断底部剪切滑移线。通过工程实践表明，巷道底臌得到了有效控制。     

孔庄矿深部软岩大巷底臌机理及控制对策研究

孔庄矿-785轨道大巷底臌剧烈，最大底臌量达70cm，严重影响巷道的正常使用。从巷道围岩物理力学性质、矿物成分组成、应力状态以及原支护形式的特征，分析了影响巷道底臌的主要因素并进行了底臌机理的研究，提出了底角锚杆支护的控制措施，并结合有限差分法三维数值模拟优化了支护设计参数。通过工程实践表明，方案实施效果良好，有效控制了巷道底臌。     

兴安煤矿深部软岩巷道底臌破坏机理及支护对策研究

随着矿井开采深度的不断加大,软岩巷道的大变形、高地压、难支护的问题日益严重,底臌现象已成为软岩巷道围岩变形和破坏的主要特征与形式之一.论文通过研究软岩巷道底臌的力学机理并对底臌机理进行了分类,获取了软岩巷道底臌的主要影响因素;提出了控制底臌的支护措施;在此基础上通过数值模拟优化了支护参数,提出了一种新型控制底臌的支护技术.在复杂的软岩支护中,该技术取得了令人满意的效果,能有效控制巷道底臌.     

煤矿深部巷道底臌发生机理及防治对策研究

在假定底板围岩为服从Coulomb屈服条件的理想刚塑性材料的基础上,对剪切型底臌发生机理进行了分析,认为剪切型底臌发生时存在一个临界剪切滑移面,且此滑移面上围岩将达到抗剪强度极限值。根据剪切型底臌底板围岩受力特点将滑移面上底板围岩分为主动区、被动区、过渡区,建立了底臌的计算力学模型及分析简图,通过引用等效传递荷载方法推导了巷道底板塑性区发展深度的解析计算式,然后以某巷道为研究对象,经解析计算与数值仿真分析的对比研究,发现两者结果具有一定拟合性,验证了解析计算方法的有效性,由此提出了顶板控制和增强滑移面剪切强度的巷道底臌控制方法。以淮南矿业集团新庄孜煤矿66210风巷为工程背景,对底板底臌发生机理及塑性区发展深度解析计算式进行了分析,提出了补打底角、帮脚锚杆、施加顶板锚索、底板注浆等具体的底臌防治措施,工程监测结果显示上述支护措施取得了较好的经济技术效果,为剪切型底臌的治理提供了借鉴指导意义。     

加固巷道帮,角控制底臌的研究

对控制巷道底臌的基本原理进行了研究，提出了加固巷道软弱围岩帮、角（主要是底角）控制底臌的新方法。计算机数值模拟及相似材料模拟试验研究表明，加固不同部位对控制底臌均有一定效果。当载荷＜１．９ＭＰａ时，加固顶板或底板控制底臌的效果均较好；当载荷＞１．９ＭＰａ时则以加固两帮控制巷道底臌的效果最好，这种方法在柳新煤矿、黄塘岭煤矿进行了井下工业性试验，均获得了控制巷道底臌的显著效果。     

深井巷道挠曲褶皱性底臌机理与控制技术

为研究巷道底臌的破坏机理,提高底板岩层的长期稳定和控制,保证矿井的运输生产正常,采用理论推导的方法,分析了巷道底板滑移线场、极限载荷和速度的运移演化特征,对大屯矿区千米深井层状岩体挠曲褶皱性巷道的底臌机理和控制手段进行了探讨。结果表明:巷道宽度和底板岩层内摩擦角是影响巷道底板应力区分布特征的主要因素,给合推导出的反底拱锚固梁力学模型可以对底板支护强度和锚固参数进行设计,可有效控制底臌。特别对于深井层状岩体巷道底板支护强度应达到0.4 MPa时,底板岩层可达到长时稳定,孔庄煤矿2 a期巷道底臌量小于10 mm,表明研究成果具有较强的可行性与实用性。     

软岩巷道底臌形成机理与治理

以洼里煤矿为例 ,对龙口矿区软岩巷道底臌的形成机理进行分析 ,提出了预防和治理巷道底臌的具体措施 ,在洼里煤矿实践中取得了较好的效果 ,对地质条件相似的其它矿区巷道施工有一定借鉴作用。     

基于ANSYS模拟的煤矿巷道断面优化分析

为了探讨深井巷道底臌合理的控制方法,根据龙煤矿业集团鸡西分公司东海煤矿实际工程现状,对二水平五呆区下山32号煤层顶底板进行现场取样和力学参数的实验室测定,并运用ANSYS进行数值模拟,通过对东海矿深部弧形底角巷道与直墙拱形巷道的应力分布状况对比.结果表明弧形底角的巷道设计能够改善巷道围岩的应力分布状态,减小巷道围岩破坏范围及两帮与底板变形量.工程实践表明,东海煤矿底臌问题得到了有效控制,保证了巷道稳定,取得了良好的效果,为解决类似条件的深井巷道底臌问题提供了新的思路.     

厚煤层综放工作面顺槽底臌机理及控制技术研究

 以彬长矿区某矿110工作面运顺底臌治理工程为技术背景,研究了顺槽底臌的发生机理,并针对引起底臌的主要原因进行巷道支护设计研究,提出了“树根桩式锁脚钢管+泄压槽”底臌综合治理方案,采用FLAC数值模拟软件对方案进行验证,进行了现场工业性试验。现场监测结果和治理效果表明,该方案不仅提高了巷道支护结构强度,也改善了巷道应力环境,底臌治理效果良好,保证了煤矿的安全生产。可为类似工程条件的底臌治理提供借鉴。     

底板深孔爆破卸压机理及底臌控制技术研究

高河矿E2305工作面胶带巷由于底板岩层强度低,在高应力作用下导致巷道底臌严重。利用FLAC3D分析了底臌发生的主要机理,经过理论计算和数值模拟计算,提出了底板深钻孔松动爆破方案。通过相似模拟,研究工作面回采过程中矿压显现、回采巷道附近围岩的应力分布、位移、巷道的破坏方式及程度的规律。对回采巷道底板岩层进行深孔爆破卸压处理后与原支护不爆破卸压的巷道底臌现象和规律做出对比,结果显示底板深孔爆破卸压能够解决底臌问题。工程实践表明:巷道最大底鼓量为55mm,最大底鼓速率为26mm/d,变形速率及底鼓量在巷道正常使用允许范围之内,底板卸压爆破后巷道变形尤其是底臌得到了有效控制,可以为相似条件下巷道底臌治理提供借鉴。     

膨胀软岩巷道底鼓机理与耦合支护技术研究

巷道底鼓是造成巷道变形破坏的常见形式之一，是制约矿山安全高效生产的重要因素和关键难题，这一问题在深部开采和复杂地质条件下的矿山中尤其严重。针对高地应力破碎膨胀软岩条件下的巷道底鼓进行了研究，分析了巷道底鼓的机理，建立了复杂条件下复合型底鼓的力学模型，根据动压理论推导了巷道底板塑性区范围及底板压力的本构方程。通过矿山实例，提出了锚杆锚索耦合支护设计方案，并利用FLAC－3D软件对巷道支护的稳定性进行了数值计算。研究结果表明，对巷道底板塑性区域内的滑移体进行关键部位加强支护，可以有效控制巷道底鼓的发生和发展。     

半煤岩软底巷道底鼓控制技术

己15半煤岩软底巷道底鼓一直是困扰平煤集团三环公司的重大问题．以该巷道大范围内的岩体为研究对象，通过对巷道底鼓影响因素的理论分析，得出围岩性质、地质构造和支护形式是产生底鼓的主要因素，提出了锚注加固底板控制巷道底鼓的方案，并对其支护加固机理进行了研究分析．采用数值模拟软件，对巷道使用普通锚网支护和锚注支护加固底板的围岩变形破坏规律进行了数值模拟，对锚注加固底板前后围岩的应力、位移及塑性区的变化情况进行了系统的分析．现场结果表明：锚注加固技术显著提高了底板岩体的强度和承载能力，极大的提高了巷道的支护效果，有效的控制了半煤岩软底巷道的底鼓变形．     

半煤岩软底巷道底鼓控制技术

已15煤岩软底巷道底鼓一直是困扰平煤集团三环公司的重大问题．以该巷道大范围内的岩体为研究对象，通过对巷道底鼓影响因素的理论分析，得出围岩性质、地质构造和支护形式是产生底鼓的主要因素，提出了锚注加固底板控制巷道底鼓的方案，并对其支护加固机理进行了研究分析．采用数值模拟软件，对巷道使用普通锚网支护和锚注支护加固底板的围岩变形破坏规律进行了数值模拟，对锚注加固底板前后围岩的应力、位移及塑性区的变化情况进行了系统的分析．现场结果表明：锚注加固技术显著提高了底板岩体的强度和承载能力，极大的提高了巷道的支护效果，有效的控制了半煤岩软底巷道的底鼓变形．     

顶板爆破预裂控制煤岩巷道底鼓的可行性研究

针对漳村煤矿21采区材料巷道受采动底鼓严重的情况,提出了顶板爆破预裂控制煤岩巷道底鼓的方案,采用理论分析了顶板预裂控制巷道底鼓的力学机理。研究结果表明:巷道顶板岩体强度与底鼓量之间成反比关系。运用FLAC3D软件对其方案进行数值模拟,结果表明:巷道底鼓量、顶板下沉量、两帮位移量分别为350、350、160 mm,相比原有支护分别减小了68.2%、50.0%和64.4%,有效改善了巷道状况。说明采用顶板预裂支护技术有效地解决了煤岩巷道底鼓问题,维护了21采区巷道的稳定性。     

六家矿煤巷底臌控制措施的FLAC~(2D)模拟分析

煤巷受掘进或回采影响,顶底板和两帮岩体产生变形并向巷道内移动,巷道底板向上隆起的现象称为底臌。目前普遍认为,随着支护技术的发展,已能将顶板下沉和两帮内移控制在某种程度内,然而对防治底臌仍缺乏经济而有效的办法[1]。强烈的巷道底臌不仅增加大量维修工作,增大维护费用,而且还影响矿井安全生产。因此,研究巷道底臌机理及其防治措施一直是软岩巷道支护的重要课题。