矿井深部巷道变形破坏原因分析及返修支护效果研究

针对煤矿深部巷道存在较难支护，易出现严重变形破坏的问题，以山西煤炭运销集团某矿1301辅运巷巷道支护工程概况为例，介绍了巷道变形破坏情况，基于该巷道变形破坏情况分析了引发该巷道变形破坏的原因，并结合该巷道实际工程地质概况，提出针对性的返修支护方案，通过综合应用这些返修支护方案，取得了较好的整体返修支护效果，巷道变形情况得到了有效控制，巷道整体稳定性显著增强，更好地保障了巷道的安全顺利掘进，可为类似工况下的深部巷道返修支护提供参考。     

基于蝶形破坏理论的深部巷道围岩控制技术研究

现阶段巷道围岩控制仍是煤炭资源深部开采的重大难题之一，而围岩塑性的形成与发展是导致巷道大变形和破坏的主要原因。通过数值模拟研究了巷道塑性区形成与发展规律以及对巷道稳定性的影响，结合理论分析和室内试验研究了锚杆支护的作用机理并阐述了支护与围岩变形的内在关系，基于蝶形破坏理论探讨了深部巷道围岩的控制原理，提出深部巷道围岩控制技术并在工程中予以应用。结果显示：(1)锚杆支护能够有效减少围岩变形，但是无法控制巷道不发生变形，即在现有的支护水平下巷道存在着部分无法控制的围岩变形，即“给定变形”，且“给定变形”随巷道埋深的增加不断增大。(2)锚杆支护对于巷道围岩剪胀、滑移等非连续性变形的控制效果明显，而对于完整岩体的连续性变形的影响十分有限。因此，锚杆支护主要是通过控制巷道塑性区内岩体的非连续性变形进而控制巷道的总变形。(3)巷道总变形主要包括“给定变形”和“支护残余变形”2个部分。巷道围岩控制的主要途径就是减少“支护残余变形”。(4)锚杆支护的作用机理要求锚杆的锚固基础必须始终位于完整岩体中，因此巷道开挖后的塑性区形态以及塑性区在服务期内的发展规律对于锚杆支护方式的设计至关重要。巷道塑性区形态及...     

深井高应力巷道围岩强力-分次支护协调控制技术研究

为解决深井高应力巷道围岩变形破坏问题，结合强力支护理论及巷道围岩变形与支护时机关系分析了深井巷道强力-分次支护的力学机制，提出了一次锚网喷、二次全断面锚注配合底板鸟笼锚索相协调的强力-分次支护技术，现场应用实现了深井巷道围岩变形可控。结果表明：随一次强力支护时间延长，深井巷道围岩变形速度先降低后变缓再突然增加，二次支护的最优时机为围岩变形速度变缓阶段。     

软岩巷道变形力学机制及支护实践

文章分析了大雁矿区巷道围岩变形与巷道断面、巷道密度、水的作用、巷道埋深等的关系，以及巷道围岩的变形力学机制，阐述了矿区的巷道支护改革经历了常规支护、金属及优化断面支护、因地制宜综合治理联合支护这样三个阶段。文章还指出，软岩巷道支护的关键是软岩矿区井下水的治理，生产集约化管理，掘进机械化，围岩变形力学机制的研究，生产过程中的监测，工程施工中的工程质量管理。     

软岩巷道变形力学机制及支护实践

文章分析了大雁矿区巷道围岩变形与巷道断面，巷道密度，水的作用，巷道埋深等的关系，以及巷道围岩的变形力学机制，阐述了矿区的巷道支护改革经历了常规支护、金属及优化断面支护，因地制宜综合治理联合支护这样三个阶段。文章还指出，软岩巷道支护的关键是软岩矿区井下水的治理，生产集约化管理，掘进机械化，围岩变形力学机制的研究，生产过程中的监测，工程施工中的工程质量管理。     

软岩巷道锚杆支护研究新进展

以大量实测资料为依据，分析了国内外软岩巷道锚杆支护的技术现状和特点。通过定量分析，认为我国目前软岩巷道锚杆支护的主要技术问题是锚杆支护系统支护强度不够。考虑软岩巷道围岩变形特点，提出我国发展软岩巷道锚杆支护的技术关键是：提高系统强度以控制围岩变形，提高支护系统柔性以适应围岩变形。其中提高支护系统强度控制围岩变形更为重要最后，提出了我国发展软岩巷道锚杆支护的技术途径。     

深井破碎围岩巷道协同支护技术研究与应用

为解决煤炭资源进入深部开采时破碎围岩巷道支护所面临的变形大、易失稳、难支护等问题，提出“架棚+锚杆(索)+注浆”协同支护方案，运用钻孔窥视确定巷道围岩结构稳定性、裂隙发育特征，FLAC3D数值模拟对比分析常规锚网喷支护、锚注支护及棚锚注协同支护塑性区分布，结果表明：棚锚注协同支护技术较另两种方案表现出更好的支护效果，塑性区分布范围明显减少，应力集中现象得以缓解，支护巷道模拟变形量与工程监测较为接近。工程试验表明：采用常规锚网喷支护、锚注支护巷道仍存在较大变形，不能保持长期稳定，棚锚注协同支护巷道变形明显降低，应用期间顶板下沉量较常规锚网喷支护降低了68%，两帮位移降低了52%，满足巷道支护稳定要求。棚锚注协同支护技术对深部破碎围岩巷道变形控制效果显著，尤其在掘进影响期控制围岩作用表现突出。     

神经网络在锚杆支护方案优选及变形预测中的应用

根据综放回采巷道的特征，确定其锚杆支护形式优选需要考虑的因素为：围岩强度、煤层强度、巷道埋藏深度、围岩节理裂隙发育程度、采动影响、顶煤厚度、护巷煤柱宽度、巷道断面面积，这些因素和支护形式、支护参数一起对巷道围岩变形产生影响.根据巷道支护方案和围岩变形与其影响因素为非线性关系的特点，建立了综放回采巷道支护方案优选和围岩变形预测的神经网络模型，为支护设计和生产管理提供科学依据.     

深部巷道支护中的数值计算

本文通过对红阳三矿深部开采支护的数值计算，查明了回采及开拓巷道的变形、破坏规律，并对支护设计效果进行了比较分析。分析在深部巷道中有支护和无支护时，围岩巷道变形情况以及巷道顶板最小、最大应力，顶板位移变化情况。     

提高支护强度控制深部巷道围岩变形

简要分析了鹤壁矿区深部巷道围岩变形特征及支护机理，指出常用锚杆主动支护强度偏低，是造成深部巷道变形破坏的主要原因，结合工程实例提出了提高支护强度，控制深部巷道围岩变形的主要技术措施。     

三软煤层回采巷道支护中钻孔卸压技术

为有效解决软岩巷道支护难题,提出并研究了钻孔卸压与U型钢联合支护方式。采用FLAC3D数值模拟软件分析了卸压钻孔对巷道围岩变形及应力转移作用机理,模拟结果表明,实施卸压钻孔后,巷道围岩的变形量减小,巷道周边围岩应力峰值向深部转移,巷道处于应力降低区。现场试验结果表明：采用钻孔卸压与U型钢联合支护方案,巷道两帮最大移近量193 mm,降低55%,巷道顶底板最大移近量267 mm,降低55%,巷道支护状况得到明显改善。     

深井强动压作用巷道强化控制技术研究及应用

煤系地层围岩软弱,在高地压作用下开采深部煤层时,由于埋深大使得巷道的围岩变形严重,巷道的顶板及底鼓量均大于浅埋深巷道,导致深部巷道围岩稳定性控制与支护的难度加大,影响顶帮的稳定从而使得整个巷道失去稳定。通过分析巷道变形破坏机理,根据锚杆索支护理论与注浆加固理论制定了“巷道扩刷+顶帮分区耦合强力支护+底角卸压与加固+底板注浆加固、底板锚索束+喷射钢纤维混凝土+顶板与两帮高压注浆加固”的高强度联合支护方案,确定了支护参数,有效解决了深井强动压大变形巷道的支护问题。通过对现场进行监测,巷道变形量明显减小,巷道变形得到了有效控制。为同类条件下的深井强动压巷道的全断面支护问题提供了新的思路和方法。     

三软煤层巷道支护关键技术研究

分析了三软煤层巷道的围岩特征,指出这类巷道支护的关键技术,提出了现行存在的一些切实可行的联合支护方案。并结合林南仓矿的具体工程实例分析了其中一种U形钢+锚网的联合支护方案。通过数值模拟和现场监测表明,这种方案能有效地控制围岩变形,U形钢+锚网联合支护是一种切实可行的三软煤层巷道支护方式。     

桃园煤矿深部巷道二次加强支护技术

为了控制深部巷道围岩剧烈变形,分析了桃园煤矿深部矿井巷道支护状况,结合该矿深部巷道第1次支护实际情况,提出巷道二次加强支护设计参数;通过现场监测证明巷道支护状况好转,极大地提高了支护结构的承载能力,从而提高了巷道支护结构的稳定性.     

高预应力锚梁网索联合支护在五凤煤矿煤巷中的应用

针对五凤煤矿原回采巷道断面形状及支护方式方面的不合理因素,分析了巷道变形破坏的机理。在此基础上,采用高预应力锚梁网、索联合支护,合理设计锚杆(索)间排距、安装角及预应力大小,对巷道断面及支护进行重新设计,变被动支护为主动支护。改进后的设计方案有效地控制了巷道围岩的变形破坏,保证了巷道安全。     

五阳矿厚煤层巷道底鼓机制及控制研究

针对五阳矿76#-2厚煤层专用回风巷道底板经常发生大变形破坏,通过研究厚煤层巷道底鼓机制及控制原理,提出对厚煤层巷道底板进行中、深部加固的治理思想控制底鼓.采用FLAC3D模拟了不同支护方法对底板的作用,研究表明:底板无支护,底板变形量为1.3～1.6 m,在采动应力扰动下,底板破坏范围将逐渐增大;采用锚网浆支护,底板塑性破坏区相应减少,但受到应力扰动的影响,底鼓量为0.7～1.0 m,仍不能满足生产需要;采用高强度锚索束分区注浆及混凝土条块耦合支护(锚混凝土浆支护),底板围岩塑性区明显缩小,底鼓量仅为0.24～0.38 m,达到控制底板变形的要求.通过对锚混凝土浆支护方法进行工程试验,结果表明:巷道两帮收缩量226 mm,底鼓量283 mm,分别减少了56.5％,83.4％,有效控制了厚煤层巷道底板的较大变形.     

节理化差异岩层大巷的变形机理及其控制研究

基于神火集团葛店煤矿-600m轨道大巷的地质条件,采用UDEC4.0模拟分析了不同节理化程度条件下巷道围岩的应力分布和变形特征,研究了差异岩层交界处由于岩性不同所引起的变形和应力差别。分析出节理化软岩巷道大范围岩石膨胀变形的原因,得到交界处岩层的变形差异原因。在此基础上进行高强、超高强锚网索喷和锚注二次支护的控制研究,确定了锚注二次支护控制方案。现场应用证明了研究结论的正确性,取得了良好的技术经济效果。     

魏家地煤矿运输大巷返修支护效果的FLAC模拟分析

以魏家地煤矿运输大巷返修试验段工程为依托,应用FLAC3D数值模拟软件建立与实际支护设计相一致的计算模型,并结合现场监测结果进行分析,得到在"锚网喷+锚注"一次支护基础上进行留设柔垫层让压联合支护方案适应三软煤层变形特征。现场试验表明:返修支护方案是可行的,保证了运输大巷围岩的稳定,满足了魏家地煤矿安全生产的需要。     

超深保护层开采巷道围岩控制技术研究

华丰煤矿1300 m超深保护层回采巷道稳定性控制是影响矿井安全高效生产的关键问题。基于现场地质力学综合测试、围岩非均匀性破坏机理研究,提出了超高强热处理预应力锚杆-锚注联合支护方案。研发了700 MPa级超高强热处理锚杆,其破断强度达850 MPa,冲击吸收功达100 J,并首次在1300 m埋深煤矿巷道进行了工业性试验。开展了巷道锚杆支护力、顶板四点离层与围岩钻孔应力等多参量变化在线监测,分析得出:超深巷道在爆破开挖扰动下,距离掘进工作面80 m后围岩整体变形基本稳定,但围岩深部应力仍然长期蠕变且呈现大幅值增降循环规律。试验结果表明,相比较于同巷顶板全锚索支护方式,锚杆?锚注联合支护下回采超前段巷道变形量整体降低了50%,掘进支护效率提高了20%。     

大采高工作面大断面回撤通道联合支护效果模拟分析

针对寺河煤矿大采高工作面大断面(宽5.5m×高4.0m)回撤通道具体地质特征,提出了锚梁网索联合支护的方案,并采用有限差分数值计算程序FLAC2D5.0对巷道支护效果进行了较深入的分析.结果表明,巷道采用联合支护技术是合理的,所采用的支护参数完全能够满足工作面设备的顺利回撤,可为该矿区类似条件下大断面巷道支护提供参考.