刚性U型钢支架系统在破碎围岩体巷道的应用研究

以平煤6矿斜井穿越采空区为工程背景,通过U型钢支架变形破坏机理的分析,结合数值模拟,对不同支护方案下斜井围岩的稳定性进行了系统研究。结果表明,采用全断面U型钢支护破碎围岩巷道时,巷道的最大垂直应力得到较大改善,巷道顶板、底板处于低应力区域,破坏不严重,在控制底板围岩位移量方面,全断面U型钢支护的底板围岩位移量为锚杆支护的0.47倍。表明刚性U型钢支护技术能有效地控制破碎围岩巷道的围岩稳定性。     

深部岩巷U型钢支架屈曲变形失稳分析

根据朱集西煤矿11煤底板巷围岩工程地质条件和巷道变形破坏特征,结合U型钢多段支护特点,构建了U型钢支护支架—围岩承载力学模型,分析了深部软弱岩层条件下U型钢受力特征。通过支架承载能力的计算与校核,获得该条件下U型钢支架弯矩、剪力、轴力的分布特征,确定了应力集中分布的位置,对U型钢支架屈曲变形进行分析。提出了U型钢支护薄弱环节的加强支护方案,即在棚腿中部、肩窝和拱顶梁中部3个关键部位进行锚杆索配纵向钢带梁的支护方法,提高了支架—围岩的整体承载性能,使返修巷道的支护取得了良好的效果。     

软岩巷道棚索耦合支护围岩控制机理分析

根据裴沟煤矿42采区泵房围岩地质特点及围岩破坏特征,分析了原有U型钢棚支护存在的问题,运用数值模拟软件FLAC对比分析了3种支护形式下围岩变形特征,提出在当前地质条件下应采用U型钢棚锚索耦合支护技术方案.该方案的实施,取得了良好的应用效果.     

动压影响巷道U型钢支架-锚索协同支护机理及其承载规律

针对U型钢支架支护动压影响巷道强烈变形的支护难题，采用数值模拟方法，研究U型钢支架-锚索协同支护作用机理，提出了U型钢支架-锚索协同支护技术；在开展现场工业试验的同时，采用现场实测方法，监测动压影响由开始至结束过程中巷道围岩表面位移量、U型钢支架和结构补偿锚索实际承受载荷情况。研究结果表明：采用U型钢支架-锚索协同支护后明显改善巷道围岩应力分布，增大巷道浅部围岩残余强度，同时通过锚索的锚固作用，优化了U型钢支架承载性能，增大U型钢支架的承载能力和抗变形能力，提高了U型钢支架的整体稳定性，实现U型钢支架整体承载；当围岩变形压力较大时，U型钢支架随着围岩变形，巷道两帮和肩窝是变形压力最大的位置，相应地锚索为U型钢支架上述部位提供较大的抵抗变形力，阻止支架内突变形，同时U型钢支架作为一个整体结构，支架被束缚在有限的变形空间，而其余的大变形通过支架搭接部位缩动释放，实现了U型钢支架高阻可缩的特性。     

综放跨采巷道棚-索耦合协同支护技术

芦岭煤矿Ⅱ82运输上山受上方Ⅱ927综放工作面跨采影响且巷道围岩比较破碎,通过分析巷道围岩失稳机理得出了导致U型钢支架结构失稳的原因及锚索支护合理位置,提出了棚-索耦合支护技术方案;利用U型钢支架形成的基本承载结构,通过壁后充填注浆实现了破碎围岩与U型钢支架的第一次耦合,再根据巷道围岩的变形特征和U型钢支架的结构失稳类型,通过合理布置结构补偿锚索实现支护结构补偿,使U型钢支架与锚索形成二次耦合支护,进而提高支架的整体承载能力和支护结构的稳定性,在整个跨采期间巷道顶底板移近量累计475 mm,两帮移近量累计206 mm。     

耦合支护机理在旗山煤矿下分层巷道应用

通过分析徐州矿务集团有限公司旗山煤矿1322下分层工作面采用单独架棚支护失败的原因,提出了下分层巷道围岩特征及U型钢-锚网索耦合支护机理,探索了煤层下分层巷道支护技术。采用了下分层巷道U型钢支护、巷旁锚网(索)加强支护、底角锚杆联合支护技术,可控制巷道变形,实践证明该方法支护效果明显,可为类似条件下的巷道支护提供借鉴和指导。     

马兰矿南翼大巷注浆加固返修控制技术研究

针对南翼大巷在原"U型钢支护"、"砌碹支护"方式下围岩变形严重问题,在围岩破坏变形窥视基础上,对巷道变形破坏的特点和原因进行分析,最终提出采用"锚注+U型钢可缩性金属支架联合支护及关键部位锚杆加强支护"的巷道整修方案,通过工业性试验,有效控制了巷道围岩变形,支护效果良好。     

深井软岩煤巷U型钢-锚网索联合支护实践

基于河东矿23采区皮带下山围岩软弱破碎、锚网索支护困难的问题,分析巷道失稳破坏的原因,并建立巷道复合支护技术体系。结果表明:围岩性质差、埋深大及支护体与围岩不耦合是巷道破坏的主要因素;U型钢-锚网索联合支护能够实现二者的优势互补,使支护体与围岩构成统一的承载体,确保巷道的稳定;巷道主体采用U36型钢支护,配合高强预应力锚杆(索)加强支护,现场效果较好。     

棚索协同支护锚索间距理论研究与应用

为了确定U型钢支架和锚索协同支护系统中锚索的合理间距,分别建立了U型钢支架以及U型钢支架和锚索协同支护的力学模型,采用力法原理对力学模型进行分析,确定了棚索协同支护系统中锚索的间距。计算结果表明:棚索协同支护锚索的间距与侧压力系数、巷道的断面尺寸和埋深有关。建立了松散煤体侧压力系数的解析表达式,对U型钢支架和锚索协同支护进行数值模拟。模拟结果表明:棚索协同支护系统中锚索的合理间距显著地减小了巷道围岩的变形量、塑性区的面积以及U型钢支架的最大弯矩,实现了U型棚与围岩之间以及锚索与深部围岩之间的耦合支护。实践表明:采用锚索和工字钢对U型钢支架的各关键部位进行加固,能够有效地控制巷道围岩的稳定性,保证煤矿的安全生产。     

赵固一矿风化破碎巷道控制技术研究

赵固一矿部分巷道具有围岩破碎、软岩流变等特性,支护困难。针对巷道围岩的实际情况,对该矿原有的锚网喷支护方式和可缩性支架支护方式的失败原因进行分析,提出了运用高强度U型钢支架的支护方式来控制围岩的变形。利用数值模拟软件FLAC3D对锚网喷支护方式、可缩性支架支护方式与高强度U型钢支架支护方式进行对比分析。实测数据表明,高强度U型钢支架支护方式在风化破碎巷道支护中得到成功应用,并取得了良好的技术经济效果。