深部巷道不同支护形式的对比计算分析

为获得深部巷道的合理支护方法, 针对平煤四矿深部巷道, 采用ANSYS软件, 对被动支护、底板开放式锚杆组合拱支护、全断面预应力锚杆支护、关键部位加强支护等不同支护形式进行了对比计算分析。计算结果显示, 支护阻力大于0.2 MPa之后对巷道变形的控制作用较小, 仅通过提高被动支护阻力难以控制巷道变形; 与底板开放式锚杆支护相比较, 全断面预应力锚杆支护可显著减小巷道变形, 利于围岩承载结构的形成; 关键部位锚索支护可减小围岩应力集中程度, 同时使深部围岩承担荷载, 提高浅部围岩稳定性。综合分析得知, 对于深部巷道需采用强化支护结构强度、调动围岩承载能力、关键部位加强支护、全断面预应力锚杆支护等手段。     

破碎围岩动压巷道锚索支护与注浆加固技术研究

为了解决深部破碎围岩动压巷道治理难题,运用UDEC数值计算软件,揭示了破碎围岩动压巷道的变形破坏机制,提出了相应的控制对策;结合现场实际,最终提出了基于锚索与注浆的支护加固方案,并进行了现场应用及效果监测。数值计算及监测结果表明:巷道围岩的变形破坏是渐进发展的,局部关键部位的破坏将导致围岩其他部位失稳,帮部的控制对巷道整体的稳定性起到了关键性作用,应为支护加固的重点;加固方案实施后,在工作面回采期间,支护体系受力状态良好,锚索受力处于较佳水平,巷道围岩变形明显减小,最大顶板下沉量和两帮收敛量分别为75 mm和309 mm,相比加固前分别减少了53.1%和68.5%,最大底鼓量为268 mm,减少了66.5%。基于锚索与注浆的支护加固技术可以保证巷道的长期稳定,保障企业安全生产。     

近距离跨采软岩巷道围岩变形破坏控制研究

针对近距离跨采软岩巷道围岩变形破坏严重与难控制的问题,以内蒙古诚意煤矿II0116回风大巷为例进行研究,建立了底板应力增量计算模型,得出了底板应力增量变化规律,运用FLAC3D6.0软件模拟计算了跨采作用下底板巷道围岩塑性区的动态扩展过程,并分析了围岩的变形特征和破坏机理。根据理论分析和数值模拟结果提出了此类巷道的控制技术:顶板短锚索+帮部锚杆及时非均匀初次支护快速组合顶板围岩,形成内承载结构;全断面滞后注浆强化围岩,提高内承载结构的整体性;顶板长锚索二次补强支护,把前期形成的内承载结构与巷道围岩深部自有的稳定外承载结构联合成更大的承载结构,以抵抗跨采期间强烈采动影响。针对II0116回风大巷的特点设计了支护方案,工程实践结果表明:采用该方案降低了支护密度,有利于综合机械化快速掘进的实施,底板巷道围岩变形稳定,保证了巷道的长期使用。     

深部软岩巷道卸压支护技术研究

针对深部软岩巷道围岩应力高、松动范围大、围岩变形严重的特点,应用深部巷道围岩控制"内、外承载结构"耦合稳定原理,分析了水井头煤矿-500水平412下山巷道破坏原因,提出了深部软岩巷道卸压支护技术.该技术采用围岩卸压、锚梁网喷支护和U型铜支护控制外承载结构移动过程,采用围岩注浆和锚索加强支护促使外承载结构稳定.现场支护试验表明该技术能够保证巷道围岩的长期稳定,并取得了很好的经济效益.为同类软岩巷道支护提供了借鉴.     

增量荷载作用下深部煤巷冲击破坏规律模拟试验研究

为研究深部煤巷道围岩应力状态与围岩结构冲击破坏之间的关系,探索深部煤巷冲击地压发生机制,利用设计的可水平和垂直双向增量加载相似模拟试验平台,试验分析了巷道围岩全过程(自掘进至成巷)应力演化及宏观破坏特征,研究了增量荷载作用深部煤巷围岩冲击破坏规律。研究得到:(1)掘进成巷时,巷道围岩体为应力卸荷状态;成巷后,巷道围岩应力开始进入"缓增—快增—缓增"波动阶段;当巷道模型左侧和顶部载荷增加时,围岩变形增大、局部破坏明显,巷道围岩应力开始进入"快增—突变"阶段,巷道发生冲击破坏;冲击破坏后,巷道围岩应力进入"降低—稳定"阶段,与载荷增加前的围岩应力大小相比,顶底板岩层、左帮、右帮浅部等煤体应力基本恢复到冲击破坏前的大小,但巷道右帮煤体深部应力仍处于较高应力状态。(2)深部煤巷围岩冲击破坏与其应力状态呈正相关关系,静载作用下围岩应力呈波动缓增状态,围岩结构破坏不明显;增量荷载作用下,巷道围岩应力呈快增突变状态,局部围岩破坏明显、冲击破坏发生,围岩应力经历了从初始增加到波动增加、再到突变及平衡共7个演化阶段,试验再现了围岩冲击破坏发生的全过程,揭示了冲击破坏发生时的围岩应力突变特征。(3)在山东滕东煤矿3_下113综放工作面开展了工程实践研究,现场实测表明,试验结果基本符合现场实际,验证了本文试验方法及结果的可靠性。基于试验结果,提出优化调整巷道围岩应力时空变化和提高围岩整体性的围岩卸压与补强支护技术方案,为深部煤巷冲击地压防治提供了重要依据。     

深部岩巷变形破坏特征及稳定性控制

针对深部巷道大变形、分区破裂化破坏变形特征,提出了协调让压支护稳定性控制思路.确保支护体系、支护结构和支护参数与巷道围岩变形的力学特性相协调,以期达到最大限度地发挥围岩自承能力和支护体系支护阻力,从而有效地控制围岩变形;加强对巷道顶、帮、底等应力集中的关键部位实行全断面加固支护,不留空余不留死角不留自由面,以确保全断面变形协调,避免支护体系因局部关键部位的大变形而遭到破坏;同时针对分区破裂现象,利用长短结合的锚杆、索,充分发挥锚杆、索的悬吊及改善围岩力学状态的作用,通过以上控制思路,对深部巷道进行全断面协调支护、锚杆、索的长短组合支护技术,实现对深部巷道的稳定性控制.     

动压沿空巷道围岩变形演化规律的物理模拟

为了研究动压沿空巷道在煤柱宽度一定时,不同支护结构形式下围岩的变形破坏演化规律,利用新研制的地下工程综合模拟试验系统和先进的数字图像采集及相关分析技术,对动压沿空巷道在无支护、锚梁网索支护及支架支护3种不同支护形式下的围岩变形破坏与失稳全过程进行了研究.结果表明:实体煤巷在无支护情况下围岩表面位移大致分为加速变形、缓慢变形和二次加速变形三阶段;对于动压沿空巷道,在本工作面回采影响期间,巷道围岩变形远远大于掘进影响期间,锚杆加固范围内的煤体碎胀量主要发生在掘巷期间,而在回采影响期间,巷道周边位移主要是由深部煤体碎胀所引起;强烈采动影响阶段是动压沿空巷道围岩控制的难点,另外,锚梁网索支护较支架支护更适用于围岩变形量较大的动压沿空巷道.     

大变形煤巷锚注支护一体化技术及应用

为解决云驾岭矿煤巷变形大、围岩破碎、支护困难、返修率高等工程问题,采用地质调查、理论分析、数值计算、物化分析、现场测试和实验室试验等手段,揭示大变形煤巷围岩失稳破坏机理。基于深、浅部注浆加固,建立双层环状支护带承载体系,提出切圆拱断面、帮部深孔锚索支护、护表加强的锚注支护一体化技术。工程应用表明:浅部注浆封闭巷道周边破碎围岩,与锚杆联合形成内部支护带,提高两帮围岩强度;深部注浆配合加长锚索形成主动支护带,以锚索端部为锚固点,使浅部、深部围岩形成有机整体,增强围岩承载强度;护表加强实现应力均匀分布,提高表面支护刚度并增大有效支护面积。现场监测显示,该技术有效降低围岩变形,保障了巷道围岩稳定。     

耦合支护技术在深部软岩巷道围岩控制中的应用

为控制煤矿深部高应力巷道变形严重的问题,根据山西某煤矿实际地质条件,建立数值模型分析巷道变形破坏原因,根据巷道破坏原因提出耦合支护技术,即首先采用锚杆支护形成承载结构,加固浅部破裂围岩,改善围岩力学性能,提高其残余强度。在此基础上,针对支护承载结构存在的薄弱部位,采用锚索补强支护,形成稳定的支护体系,通过矿压观测结果可知:巷道支护效果良好,围岩变形得到有效控制。     

深部岩巷变形破坏特征及稳定性控制

针对深部巷道大变形、分区破裂化破坏变形特征,提出了协调让压支护稳定性控制思路.确保支护体系、支护结构和支护参数与巷道围岩变形的力学特性相协调,以期达到最大限度发挥围岩自承能力和支护体系支护阻力,从而有效地控制围岩变形;加强对巷道顶、帮、底等应力集中的关键部位实行全断面加固支护,不留空余、死角和自由面,以确保全断面变形协调,避免支护体系因局部关键部位的大变形而遭到破坏;同时针对分区破裂现象,利用长短结合的锚杆、索,充分发挥锚杆、索的悬吊及改善围岩力学状态的作用,通过以上控制思路对深部巷道进行全断面协调支护和锚杆、索的长短组合支护技术,实现对深部巷道的稳定性控制.工程实践表明,采用协调支护的控制技术取得了良好的支护效果,对深部巷道围岩稳定性控制有一定的参考意义.     

基于流变试验的软岩巷道变形破坏机理分析及支护技术

软岩巷道变形破坏是煤矿深部开采软岩巷道支护的重大灾害之一。基于刘庄矿区深部泥岩现场三轴流变试验和数值模拟,对软岩巷道变形破坏机理及支护技术进行了分析,采用最小二乘法中的阻尼最小二乘法(Marquardt法)逐次线性化的间接方法,利用非线性流变力学模型,拟合得到泥岩蠕变本构方程,分析得出刘庄矿区深部软岩巷道的合理支护方式：(1)采用反底拱和全封闭的施工方式,减小巷道的维修工作量;(2)顺层掘进的重要峒室,其锚杆的方位应尽可能和层面垂直,将弱面串联成一体;(3)底板锚注控制底板大变形。     

深部高应力双巷掘进巷道围岩稳定性及控制

内蒙古自治区葫芦素煤矿13号煤层埋藏较深,煤层处于高应力环境中,区段准备巷道采用双巷掘进的方式.针对辅助运输巷道围岩变形严重以及难以二次利用的问题,通过对巷间煤柱分别在不同阶段建立力学模型以及结合葫芦素煤矿的地质条件,对巷间煤柱留设宽度进行理论分析,最终确定该宽度应不小于35.57 m.结合获取到的覆岩物理力学参数,采...     

兰家沟钼矿巷道围岩稳定性分析

针对金属矿山开采巷道围岩变形失稳破坏问题,以兰家沟钼矿巷道为例,对兰家沟钼矿深埋平巷中典型区段建立MIDAS三维模型,分析支护初期围岩应力、应变变化规律及支护结构的内力变化,并通过现场测试分析验证支护结构的合理性,对巷道围岩失稳与破坏机理、支护结构作用进行了深入研究。     

深埋隧洞围岩及其支护结构内力与变形监测结果分析与研究

锚网支护是巷道支护主要结构形式,不同工况采用的支护结构不同。为了验证新型支护结构系统的支护效果,以现场工业试验为研究背景,通过对新型支护结构系统支护巷道的现场监测,重点对围岩的表面位移、锚杆受力状态、围岩深部变形等参数进行监测。通过对监测结果的分析,得到了以下结论：新型支护结构是一种柔性支护结构,能够与巷道围岩协调变形,并能保持足够的工作载荷且有部分余量,在设计允许范围内支护结构整体工作状态良好;通过对巷道深部位移、巷道表面位移、锚杆离层观测等参数的分析,得出锚固后的围岩体变形可以采用半对数函数进行拟合,同时,锚固后的围岩体在适度变形后整体变形量趋近于稳定状态,充分说明新型支护结构系统能有效改善围岩的变形,有效地提高了围岩的稳定性。     

断层构造带高应力软岩巷道支护技术

根据泉店煤矿深部开采的地质条件,针对位于断层构造带的高应力软岩巷道的变形破坏特征,并采用实验室理论分析方法深入研究了在断层构造影响下高应力软岩巷道支护承载结构失稳破坏原因,研究提出新型高强稳定型支护技术。此技术采用带梁锚索对高强锚网支护承载结构进行结构补偿,以提高承载结构的承载能力和结构稳定性。该技术在现场进行了工业性试验,成功应用于泉店煤矿巷道支护实践。     

大变形软岩巷道锚网支护失效机理研究

锚网对软岩巷道进行主动支护,它通过锚入围岩内部的锚杆杆体改变围岩力学状态,在巷道围岩中形成一个稳定的承载带,达到维护巷道的目的。支护过程中,锚网系统若不能与围岩状态耦合,则会引起支护失效。本文对支护前软岩巷道围岩力学状态进行了分析,引入弹塑性状态圈状模型,计算出各区的应力状态,指出引起锚网支护实效的原因。     

高应力软岩巷道围岩控制技术研究

阐述了软岩巷道的变形形态及破坏机理,针对软岩巷道难以支护的特点,介绍了一套适合于深部软岩巷道围岩变形特点的支护体系,即在高强度、高预应力锚杆支护的基础上,对巷道关键部位及时实施高预应力锚索加强支护及对巷道围岩进行注浆加固,同时加强各环节支护效果的监测,并及时调整支护参数。     

深部软岩巷道锚索与钢筋混凝土联合支护技术与应用

 新安煤矿+535水平是其设计生产水平,由于地质条件复杂,构造应力大,大部分巷道工程均出现了严重变形破坏的现象,严重影响矿井的安全生产。基于巷道失稳变形破坏特点及原因分析,提出了控制深部巷道围岩变形破坏的关键技术,进行了合理支护技术参数的确定,从而保障了深部巷道围岩工程的长期稳定,并满足了矿井安全生产的需要。通过对锚索(双托板)与钢筋砼联合支护的+535主石门三号交岔点试验段十二个月的观测,巷道围岩的变形很小,且已连续三个月变形速度趋于零,从而直接验证了提出的支护技术方案的正确性。提出的控制关键技术对降低新安煤矿巷道维修工作量及建设投资存在重大意义。     

深部巷道变形特征及支护对策

针对深部高应力巷道大变形问题,结合具体矿山(曲江煤矿),进行了变形与破坏特征的现场调查和支护对策与关键技术等分析.调查发现,深部巷道的变形与破坏的主要表现形式为顶板下沉量大、侧帮内挤、锚网支护失效严重、底鼓破坏严重等.对于深部变形严重巷道的返修必须采取强化支护形式,提出尽早形成厚层高强承载壳、主动防止底鼓和主被动联合支护的关键技术;而对于新掘进巷道支护,要遵循强化一次支护、增大预应力、提高支护刚度、保证支护材料的高强度等原则.最后,给出了曲江煤矿西大巷东段支护方案与参数,结果表明该方案能有效地抑制围岩大变形.     

深部厚煤层巷道失稳破裂演化过程离散元模拟研究

为研究深部厚煤层巷道围岩失稳破裂演化过程,以某煤矿厚煤层巷道为工程背景,采用离散元中随机分布三角形单元块体集合模型研究巷道开挖失稳。对深部厚煤层巷道围岩失稳破裂过程中位移、应力演化规律分析发现:两帮围岩水平应力释放相对于顶底板剧烈,竖向应力反之;围岩竖向应力释放的主要部位是巷道中部。结果表明,深部厚煤层巷道失稳破裂演化的2个主要特征为:1)顶板出现"尖顶型"垮冒,巷中是围岩失稳的关键部位;2)顶底板离层破坏严重。并对其相应机制进行分析:顶底煤岩松散破碎,自稳能力差,顶底板径向应力释放相对剧烈,巷道矩形断面顶、底板受力能力差等因素,导致围岩顶底板离层变形。基于深部厚煤层巷道失稳破裂的演化规律,给出锚索悬吊组合支护方式,结果表明该支护方式可有效地控制厚煤层巷道变形。