软岩巷道支护强度优化的相似模拟研究

通过实验室相似材料的模拟试验，分析了软岩巷道支护强度和巷道围岩变形率之间的关系，指出软岩巷道存在一个合理的支护强度范围。试验结果表明，对于-500m下单轴抗压强度为20MPa的软岩巷道，0．3～0．5MPa的支护强度是既经济又合理的支护强度。这一结论为软岩巷道支护的工程实践提供了理论依据。     

水采巷道离壁支护的模拟试验

通过三维相似模拟试验基本得出水力采煤巷道矿压显现规律；实行巷道离壁支护，能有效地维护巷道的稳定性。     

软岩巷道变形破坏相似模拟研究

应用相似模拟研究手段,对无支护条件下巷道变形特性及机理进行研究。认为受采动影响,老顶发生整体下沉、直接顶具有起尖上举的趋势。底板总体以上升、隆起为主,最终表现为底鼓。巷帮在采动影响前、中、后期均表现为内移加速、平缓、减速的规律。顶板受力来源于老顶层间错动、采动水平扰动应力、老顶来压等,底板受力来源于顶板上覆岩层重量及采动应力,两帮受力来源于采动应力条件下的能量释放和扩容变形应力。     

不同支护形式下煤矿软岩巷道的变形

测试了柳湾矿区软岩巷道几种支护的变形情况,分析了在不同支护形式下,不同岩层状况下巷道的变形特征,比较了各种支护形式的效果,得出了在该矿区应该采用的支护形式。     

巷道支护形式与围岩稳定性的相似材料模拟研究

本文采用相似模拟试验技术,研究了支护型式对巷道稳定性的影响,并将模拟结果与现场工程实际结果进行对比,两者基本符合。     

不同支护形式下深部巷道支护对比试验研究

针对协庄矿1202E运输巷支护现状,通过现场工业性试验,对相同条件下深部软岩巷道采用原全螺纹钢锚杆支护、淮北高强锚杆支护和高预紧力强力锚杆支护3种支护形式进行对比试验研究,分析了试验结果。试验结果表明,全螺纹钢锚杆支护由于强度低、预紧力小,支护效果差,断面收缩率为45.5%;淮北高强锚杆支护在锚杆受力和控制巷道变形方面有所改善,但还不能满足支护要求;高预紧力强力锚杆强度与刚度大,实现了高预紧力,杜绝了锚杆拉伸破坏,有效控制了顶板离层和两帮位移,顶板离层量小于10 mm,底臌量在300mm以内,两帮移近量小于200mm,断面收缩率仅为13.6%。因此,相比前两种支护,高预紧力强力锚杆支护能更有效地控制巷道围岩变形发展,提高围岩的稳定性。     

不同布置形式下的巷道在支护前后的数值分析

利用数值模拟(ANSYS)对巷道进行分析。对位于底板的巷道和位于顶板的巷道采用半圆拱形支架,分析在矿山压力作用下,对巷道支护后的围岩应力和变形的变化特征,从中寻找巷道变形的规律,对巷道支护具有一定的指导意义。     

不同支护形式下急倾斜煤层巷道支护对比实验研究

针对急倾斜煤层巷道支护现状,结合具体工程实践问题,采用相似材料模拟实验,对相同条件下急倾斜煤层巷道采用工字钢支护、锚杆支护和锚(索)梁网支护3种支护形式进行对比试验研究,得出了不同支护形式下的围岩变形规律、以及不同支护形式在急倾斜煤层巷道条件下的适应性及支护机理,从而为急倾斜煤层巷道支护决策提供依据。     

巷道支护设计方法研究

为了确保矿井巷道的安全支护,采用现场锚杆拉拔试验,分析了原有巷道的支护的物理力学参数以及顶底板岩石完整性程度,得到了前期断面中支护锚杆的极限剪切抗剪强度和锚杆荷载传递规律等锚杆设计参数,依据现场锚杆拉拔试验结果,对原有巷道支护参数设计进行了优化,结合现场监测的反馈信息,得出优化后的巷道可以满足支护要求。     

深部巷道冲击相似试验装置研究

随着煤矿开采深度的不断增加,冲击地压灾害呈现越来越严重的发展态势,给煤矿安全生产和矿工的生命安全造成了极大的威胁。深部巷道开挖相似试验台的设计搭建成为国内外学者研究的难题之一,在测试高空落锤对巷道影响的模拟试验时,由于落锤砸到承压柱后弹起,造成二次冲击而影响实验结果。为了解决该问题,基于巷道冲击地压灾害机理,模拟冲击地压瞬间释放对巷道造成的破坏,设计出一种落锤下落时可以顺利下落、当落锤弹起再次落下时会被托住的试验系统,从而防止巷道冲击试验中落锤的二次撞击,较好地实现了巷道的动态加载。     

不同顶板岩性的巷道支护参数设计研究

为了对不同顶板岩性的巷道支护参数进行设计研究,研究了Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级顶板的巷道支护参数,分析了工程类比法、松动圈测试法、理论计算法、数值模拟法等支护参数设计方法的特点,结合某煤矿矿区的具体条件,选择数值模拟法对不同顶板岩性的巷道支护参数下进行设计研究,模拟分析了不同级顶板巷道围岩的塑性范围分布和围岩周边应力分布。最后设计研究了各级顶板的巷道支护断面。研究为类似工程条件的巷道设计提供了借鉴。     

不同支护方式下巷道围岩变形破坏规律分析

为了维护巷道围岩的稳定性,确保矿井顺利安全开采,采用理论分析和数值模拟相结合的方法,从理论上分析了体积应变为零、体积应变不为零、应变软化条件下圆形巷道围岩弹塑性力学特性,分析得出,巷道大变形力学模型应采用应变软化模型条件下圆型巷道弹塑性力学模型;数值模拟分析了不同支护方式下巷道两帮等效应力分布、锚杆轴力分布规律以及巷道围岩位移变化规律,研究表明,采用棚索耦合支护,能够有效控制围岩变形。     

煤矿巷道支护方案与支护参数优化设计研究

为了确保矿井巷道的稳定性,分析了原有围岩赋存条件以及原有巷道破坏现状,根据巷道受到采动影响后围岩变形失稳情况,对原有巷道支护方案与支护参数进行了优化,施工工艺主要采用刷帮挑顶假U型棚、喷浆封闭U型钢棚、浅孔充填注浆、顶部加强锚杆支护、底板钻孔卸压联合控制、帮顶深孔注浆强化围岩和帮顶部锚索加固等施工工艺,最后通过矿山压力观测,验证了该技术的实用性。     

赵庄二号井回采巷道锚网索支护参数优化研究

针对煤矿井下巷道锚网索支护参数选取随意性和盲目性导致巷道支护强度过低或过强问题。以赵庄二号井矿2305工作面回风巷道为工程背景,通过理论计算初步确定回风巷道锚网索支护参数,在此基础上设计锚杆的长度、间排距和锚索密度3种巷道支护参数优化方案,采用FLAC^3D数值模拟软件对锚杆不同长度、间排距和不同密度锚索下巷道围岩应力和巷道表面变形监测进行分析对比,确定最合理的方案。研究结果表明:随着锚杆长度由1.5 m增大至2.5 m过程中,巷道变形量逐渐减小,长度在大于2.5 m之后巷道变形量较小且无明显变化;随着锚杆间排距逐渐增大,锚杆之间产生有效应力区重叠部分逐渐减小直至分离,巷道变形量也逐渐增大;随着锚索密度增大,锚索在巷道顶板有效压应力影响范围越大,巷道变形量逐渐减小。在满足工程支护强度下,考虑经济成本、施工速度等因素最终确定锚杆长度2.5 m、间排距1 000 mm×1 000 mm,锚索每排2根最合适。     

不同底板支护方式下深部巷道底鼓控制技术研究

为了研究不同底板支护方式下深部巷道底鼓控制技术,理论分析了巷道底板控制技术,然后采用FLAC^3D模拟软件,模拟分析了3种不同底板支护方式下深部巷道底鼓控制技术,采用反底拱锚固梁+锚索技术和U型钢全封闭支架技术,巷道底板变形量分别减少了80%和81%,巷道底板塑性区范围得到控制,在底板形成了一圈具有自承能力的“承载圈层”。研究为深部巷道底鼓的控制提供了技术支持。     

巷道围岩变形破坏特征及支护方案研究

为了确保巷道围岩的稳定性,理论分析了巷道围岩变形破坏特征,得出了开挖后巷道围岩变形速率分布及巷道塑性区和原岩应力的关联;数值模拟分析了不同支护条件下巷道垂直应力分布情况及不同滞后支护方案下巷道顶板垂直应力分布,得到了最优支护方案。最后进行现场实测分析,验证了该支护方案的可行性。     

底板抽放巷支护方案分析与比选

随着底板抽放巷机械化装备水平的不断提升,整体单进水平也在不断的提高,但随着单进的提升,另一问题逐渐凸显,即在锚杆支护密度及强度方面,因底板抽放巷用途单一,若为达到巷道支护效果而加大锚杆支护密度及强度的情况,不仅增加施工任务量,影响施工进度,也在一定程度上造成支护材料的浪费。以4204底板抽放巷（下）为工程背景,运用数值模拟软件进一步优化该巷锚杆间排距,在保证巷道支护强度满足要求的前提下,提高了单进水平,可为同类型地质条件下矿井提供参考。     

基于注浆支护的巷道围岩浆液扩散规律研究

注浆工程的隐蔽性导致浆液在岩体裂隙内扩散渗透规律研究无法表面、直观,注浆机理研究存在一定不足。通过Comsol Multiphysics数值模拟软件建立模型来模拟在静水条件下改变水灰比、裂隙张开度、注浆压力等参数浆液扩散规律的变化,并模拟浆液扩散不同位置渗透压力的变化,发现浆液呈圆形扩散以及不同参数条件下渗透压力和扩散距离的变化规律。研究得出:浆液有效扩散距离随裂隙张开度基本呈线性递增,张开度对浆液扩散距离改变明显,浆液渗透扩散对裂隙张开度较敏感;渗透压力随浆液扩散有效距离增加而降低。研究为巷道围岩注浆加固提供一定的理论依据。