弱黏结复合顶板回采巷道围岩变形与加固技术

针对色连二矿12205工作面回采时辅助运输巷围岩变形破坏严重的问题,从巷道围岩岩性、应力变化、水的弱化作用及原支护结构失稳4个方面分析了巷道围岩失稳的原因,提出了回采巷道加固支护方案,应用FLAC~(3D)数值模拟软件对原支护方案与加固方案进行对比分析。结果表明:工作面回采前加补顶板锚索与增打两帮走向锚索,巷道围岩中垂直应力峰值位置向巷道边缘移动了0.9 m,巷道顶底板与两帮移近量分别降低了274 mm与240 mm,巷道围岩的塑性破坏区范围最小。现场实践表明:工作面回采影响期间,辅助运输巷采用加固支护方案后,顶底板及两帮累计移近量比未加固段平均降低了约50%,该巷道加固支护方案取得预期的效果。     

基于软岩巷道围岩分类的支护方案优化

针对软岩巷道难支护等问题,综合分析围岩稳定性影响因素及软岩巷道围岩控制理论,建立了软岩巷道围岩稳定性综合分类表及支护参数取值建议表;采用FLAC3D数值模拟软件,揭示了不同围岩类别的巷道在不同支护设计下围岩塑性区演化规律及变形破坏特征,优化各类围岩支护方案。根据软岩巷道围岩综合分类表及支护参数取值建议表,提出了穿脉运输巷支护与修复加固技术方案;现场监测结果表明,修复加固方案能有效控制巷道变形,该围岩分类表及支护参数取值建议表在软岩巷道支护设计与施工中具有较好的工程应用价值。     

煤巷掘进巷帮变形破坏特征及补强支护技术研究

11307运输巷存在巷帮变形量大、控制难度高等问题，结合现场巷道围岩变形情况、围岩条件以及钻孔窥视结果，发现巷帮软岩夹矸层、巷帮浅部裂隙发育以及地应力等综合作用是导致巷帮围岩变形量大的主要原因。提出通过注浆强化巷帮浅部煤体稳定性、锚索提高浅部煤体变形控制效果，并具体给出补强加固技术参数。现场应用后，11307运输巷在掘进期间实体煤帮及煤柱帮变形量分别为36 mm、78 mm,回采期间实体煤帮及煤柱帮变形量分别为191 mm、190 mm,在巷道掘进及使用期间巷帮变形量均较小，采用的巷帮补强加固方案可满足围岩控制需要，确保支护体系可靠、稳定工作。     

破碎顶板巷道围岩支护技术实践

31103运输巷在顶板破碎、松动破坏范围大、围岩承载能力差以及围岩支护参数不合理等多重因素影响下呈现顶板离层量大、支护困难以及围岩变形严重等问题。结合31103运输巷现场条件，提出采用锚网索+注浆+喷浆方式支护，综合使用超前注浆、围岩喷浆、长锚索以及滞后注浆方式实现破碎顶板巷道围岩加固、支护。现场应用后，运输巷顶底板、巷帮变形量分别控制在89 mm、148 mm以内，围岩变形量较小，可满足巷道掘进及后续使用需求。     

破碎厚泥岩顶板煤巷变形力学机制及控制技术

针对某矿厚松软破碎泥岩顶板运输巷变形大、支护构件大面积失效、持续变形剧烈的工程难题,通过对巷道变形破坏特征及变形力学机制进行分析,确定了巷道围岩类型为膨胀-裂隙节理化软岩;在原支护方案的基础上,提出了长锚索+锚网喷(方案1)和长短锚索多级控顶+锚网喷(方案2)2种优化方案,并采用FLAC3D软件数值模拟了2种优化方案的支护效果;工程实践表明:在采用长短锚索多级控顶+锚网喷耦合支护方案后,顶板最大下沉量为96.87 mm,两帮移近量为111.1 mm,底鼓量为112.7 mm,分别为原支护方案的22.4%、17.63%、32.18%,改善了巷道围岩受力状态,有效控制了巷道有害变形。     

综采工作面回采巷道锚固单元体承载性能及围岩控制技术研究

针对杜儿坪矿721001工作面运输巷在原有支护方式下围岩变形量大、锚杆(索)易失效的问题,通过分析运输巷的围岩变形情况,并对锚固单元体的承载性能进行数值模拟分析,结合锚固单元体承载性能对支护方案进行具体优化,并对优化支护后的巷道进行矿压监测,结果表明:优化方案实施后,围岩变形量得到了控制,无锚杆(索)失效的情况出现,保证了巷道围岩的稳定。     

桁架锚索在综放工作面大断面巷道补强加固中应用

14208辅运巷巷道围岩变形严重,原有的锚网索支护体系中部分锚杆、锚索失效,给巷道使用安全带来威胁,提出采用桁架锚索对14208辅运巷断层影响区加固,并对桁架锚索围岩控制原理以及现场加固方案进行设计。现场应用后,14208辅运巷断层影响区在邻近采面动压影响下围岩始终保持稳定,期间顶板、巷帮变形量分别控制在162 mm、139 mm以内,取得较好围岩加固效果。     

干河煤矿2-106工作面运输巷支护技术应用

干河煤矿针对2-106工作面运输巷巷道的严重变形现象,采用布置测站的方法对围岩变形进行观测,结合矿山现有研究资料得出巷道变形主要原因受巷道断面、底板岩性以及采动压力的影响.在对原有支护方案采用增设锚杆和底板增设防水措施后,在2-106工作面回采时,巷道底鼓量降低至210 mm,优化后的支护方案改善了巷道围岩变形.     

留巷巷道变形破坏机理及控制技术

针对留巷巷道围岩变形破坏难题,采用理论分析、数值模拟及现场实测等相结合的研究方法,揭示了留巷巷道围岩变形破坏特征和机理,提出了留巷巷道注浆加固方案。对注浆加固方案进行了现场试验,试验结果表明,采用注浆加固和强力锚杆锚索支护后巷道围岩完整性较好,巷道变形完全控制在要求范围内,达到了支护效果。     

深井厚煤层沿空巷道变形特征及支护技术研究

为解决沿空巷道支护问题,以湖西矿井31104运输巷为研究对象,分析现有支护下巷道破坏特征及破坏原因,提出巷道支护优化方案。运用FLAC3D模拟计算巷道原有支护及支护优化后围岩变形情况,计算结果和监测结果表明,支护优化显著提高围岩强度与承载能力,有效控制巷道变形。     

厚煤层留窄煤柱沿空掘巷巷道支护设计

针对某矿2502采区250206上工作面轨道巷,提出采用留窄煤柱沿空掘巷技术进行采掘。通过FlAC3D建模分析留设窄煤柱掘巷支护的方案,理论上研究了锚杆、锚索各个参数对巷道围岩变形控制的影响,确定了最优的参数。通过对250206上工作面轨道巷进行现场应用,对巷道围岩多个测点进行数据监测,证明采用最优参数支护对巷道围岩起到了很好的支护效果。     

小错距上下煤层反向同采对上工作面巷道的影响

根据新集一矿已有的工程地质资料和科研成果建立模型,采用FLAC3D进行了数值模拟,并结合现场观测,研究了小错距上下煤层工作面反向同采时,上工作面巷道围岩应力、塑性区和变形情况,研究结果表明,上工作面巷道围岩变形在两工作面推进过程中呈现两个阶段的变化,该巷道围岩一定范围内发生塑性破坏是其围岩变形不断增长的主要原因,因此上工作面巷道支护的关键是加固其围岩的塑性破坏区,提高围岩的自承载能力.     

底板跨采巷道锚网索支护效果分析

通过对Ⅱ28采区运输上山的顶板离层、表面位移、深部位移以及锚杆锚索受力状态实测分析,得出底板跨采条件下锚网索支护巷道的围岩变形规律;结果表明,围岩变形主要发生在上方跨采工作面采动影响剧烈阶段,尤其是对于裂隙比较发育的岩体,合理的支护可控制围岩的变形量,保证巷道的断面满足生产要求。     

深部近距离煤层群采动力学行为探索

我国深部近距离煤层群赋存开采比重大,采动力学机理不清,导致开采效率低,安全事故频发。深部煤岩体所表现出的物理力学特性及变形破坏特征较浅部有着本质差异,尤其在深部近距离煤层群开采条件下,临近工作面扰动影响将导致更加复杂的采动应力重分布过程。针对深部近距离煤层群采动影响下巷道围岩控制难题,依托平煤十二矿己_(14)和己_(15)深部近距离煤层群工程实践,在己_(15)-31030工作面进风巷内开展了巷道收敛变形、锚索应力现场原位监测试验,理论计算了近距离煤层群底板破坏范围并推导得出了巷道围岩变形速度公式,初步揭示了深部近距离煤层群采动力学行为。研究表明:己_(14)煤层底板破坏深度理论值约21.24～30.88 m,上覆煤层采动影响导致本煤层采场边界改变,巷道顶底板及左右帮收敛量约400 mm,巷道收敛变形量随采煤工作面推进呈现阶梯式缓慢增长与指数式快速增长两阶段模式,其中指数式快速增长阶段为巷道变形的主要阶段;锚索应力随采煤工作面推进呈现"近线性增长—跃阶式降低"两阶段演化模式,顶板锚索应力平均变化率、峰值应力均显著高于巷帮相应参数,巷道顶板采动效应较巷帮更为明显;锚索应力峰值点滞后最大收敛变形位置约40 m,采动影响时效相比单一煤层开采大幅延长约35 m,采动应力变化率及其峰值分别降低约53.5%,24.5%,己_(15)煤层采动影响范围约105 m;巷道围岩变形速率与距采煤工作面距离呈现反比例函数关系,在此基础上,进一步推导得出深部近距离煤层群距采煤工作面不同距离处围岩变形速度预测公式,并对比现场原位监测数据验证了该公式的合理性。研究成果可为同类深部近距离煤层群的巷道围岩变形速度预测、巷道支护及采矿技术优化等工程问题提供参考。     

采动影响下破碎围岩巷道支护参数设计及其效果评价

针对采动影响下巷道围岩易发生底臌、片帮、顶板下沉等问题,以屯宝煤矿1193工作面回采巷道为工程背景,通过理论分析、现场实测相结合的方法进行分析研究。结果表明：在采动影响下,巷道围岩出现大范围的破碎、裂隙发育、挤压变形等现象；距工作面越近,巷道围岩受采动影响越大,巷道变形量越大,巷道顶底板相对变形量比两帮相对变形量大。为了控制巷道围岩变形,结合现场监测数据与工程经验,应用悬吊理论对1193工作面运输巷道进行了支护参数设计。工程实践表明,巷道支护参数设计后,有效控制了巷道围岩变形,能够满足巷道支护的要求。     

采动影响下超前巷道围岩应力及变形控制技术研究

为进一步提高回采效率,降低工人成本支出,陈四楼矿21015工作面超前巷道采用主动支护进行围岩变形控制,通过对回采前后超前巷道围岩应力场及位移场进行计算,分析围岩变形破坏规律、不同回采程度下巷道围岩变形情况、不同工作面长度条件下巷道围岩变形规律,探明影响超前巷道围岩变形影响因素。研究表明,回采次数的增加导致超前支承压力由218 MPa增大至406 MPa,工作面前方应力增大区为27~32 m。其中,顶板位移量增大300 mm左右,两帮增大175 mm左右,随着回采推进,端部处巷道顶板位移呈现增大变化,距端部前方10 m处,4次回采顶板位移分别为699、874、869、827 mm,在端部前方15 m左右处,顶板位移基本恢复至未回采阶段,且工作面长度对水平位移影响较大,采用松动圈支护理论对超前巷道进行锚杆（索）参数计算,提出4种支护方案,并运用FLAC3D模拟不同方案下支护效果,最后通过工业性试验检验测得最佳方案有效地控制了围岩变形。     

矸石充填巷采等价采高模型探讨

巷采矸石充填是"三下"压煤和边角煤开采的一项新兴技术,也是绿色开采技术中的内容之一。为了创建巷采矸石充填开采围岩变形预计模型,利用F lac软件对矸石充填开采采场覆岩和巷道围岩的应力、变形分布规律进行了研究,对等价采高模型应用于巷采矸石充填开采围岩变形预计效果进行初步对比分析。研究表明:巷采全充填模型与等价采高模型具有规律上的相似性;二者之间的顶板竖向沉降趋势基本一致,模型顶部最大位移处位移相差2.125%,且都为盆地式沉降;最大垂直应力相差1.7 MPa;等价采高模型计算的底鼓最大值为335.9 mm,两者相差35.9 mm。计算分析结果与现场观测规律基本一致。     

薄煤层开采软弱煤岩体巷道变形特征与稳定控制

针对百色矿区薄煤层开采条件下半煤岩巷道大变形及难控制等问题开展了一系列研究工作。首先,在巷道工程资料与数据的基础上,开展了薄煤层回采巷道工程地质特征的分析,发现薄煤层巷道围岩地质构造普遍较为复杂,岩体完整性差;现场监测了回采巷道围岩的变形全过程,分析了掘巷影响阶段、掘巷影响稳定阶段和工作面回采期阶段等时期的围岩工程行为及变形特征。然后,根据所收集的岩样和自制的煤岩组合体试样,分别进行了点载荷强度和不同高度比的煤岩组合体力学强度试验,结果表明,此类岩石力学强度较低,煤体与岩体破坏呈不均匀性。最后,在现有的理论基础上,分析了半煤岩巷道的滑移机制,推导了煤岩体层间滑移与巷道围岩失稳的本构方程,根据锚索的挤压承载和锚杆抗剪作用机理等阐明了软弱半煤岩巷道控制原理和支护要点,提出了以"顶板预应力长锚索+帮高刚度桁架锚索"为主体的"锚、网、索、梁"整体支护技术。支护试验表明:所提出的支护技术对于半煤岩巷道的控制效果较好,围岩变形在可控范围之内。     

受多次采动影响留巷加固技术研究

详细调查了成庄矿五盘区大采高5308孤岛工作面留巷的地质条件、支护状况和变形特征;采用FLAC^3D数值模拟分析大采高孤岛工作面矿压显现规律和研究此类巷道的变形破坏机理;针对53082巷变形特点提出,先注浆提高破碎围岩整体性,增强围岩自身承载能力,后采用强力锚索支护控制锚固区围岩的二次离层,在锚固区内形成次生承载层来提高其围岩稳定性;并配合采用围岩表面喷浆封闭堵漏和浅深孔注浆相结合加固方案在53082巷进行现场试验。试验表明,加固后有效控制了大采高孤岛面留巷围岩变形,能够满足安全使用的要求,同时降低了巷修成本,具有显著的经济效益。     

分层开采窄煤柱巷道围岩失稳机理及控制技术研究

为合理解决老公营子煤矿中下分层回采巷道大变形的问题,基于5#煤层实际的地质条件,研究覆岩运动与巷道围岩稳定性的联系,揭示巷道围岩失稳机理。指出采动应力的叠加作用是造成首采面巷道围岩失稳的主要因素|覆岩的二次破断形成非对称结构,造成偏载作用显著是影响接续工作面巷道围岩失稳的主要因素,且窄煤柱多次受到回采扰动,塑性破坏严重,承载能力降低是造成巷道围岩失稳的内在因素。以此提出“封闭强化、区别对待”的围岩控制思路,表面喷浆内部注浆提高围岩的自承能力,补强锚索加强围岩局部支护强度。现场实践表明,窄煤柱巷道可以满足工作面回采期间的要求,稳定性较好,为类似巷道围岩控制提高借鉴。