浅析深井软岩巷道连续“双壳”治理底鼓机理与技术

在矿业的巷道支护技术中,底鼓治理是难题之一,也是巷道支护的关键和重点。文章对深井工程的软岩层巷道的底鼓变形影响因素和机理进行了深入的分析。在对底鼓问题如何解决的分析中应用了连续"双壳"理论的技术原理,并构建了深部锚索束高压注浆和底板前孔注浆的综合连续"双壳"治理底鼓技术,取得了很好的应用效果。     

高水平应力巷道连续“双壳”治理底臌实验研究

基于深井工程软岩巷道严重底臌这一状况,以河北陶二煤矿扩大区北大巷条件为工程背景,对连续"双壳"如何有效控制深井软岩巷道底臌进行了实验研究。通过现场地应力测量、解算,确定了巷道围岩应力状态,采用自行设计的双向加载试验台,进行深井软岩巷道不同侧压系数时底板围岩变形失稳特征的相似模拟实验,得到底板位移场变化规律及围岩应力分布状态。模拟实验结果表明:底板连续"双壳"加固巷道底臌量较原支护巷道平均减小53%;底板浅孔注浆(浅部壳体)提高岩体承载能力,深孔锚索束注浆(深部壳体)扩大岩体承载范围,浅深壳体共同承载、协同变形有效控制了底板围岩稳定。最后揭示了连续"双壳"治理底臌机理。     

深部软岩巷道底鼓机理与治理试验研究

为研究深部软岩巷道强烈底鼓发生机理及治理方法,以邯矿集团陶二煤矿扩大区南大巷底鼓问题为背景,分析了南大巷强烈底鼓特征及影响因素,提出了巷道底板锚索束+底板深浅注浆的治理方案,通过巷道原支护和底鼓治理方案相似模拟试验,对比分析了两方案在底板破坏和围岩应力分布特征。结果表明:高应力、岩石遇水膨胀、支护结构不合理等因素综合作用导致巷道发生强烈底鼓;浅部注浆使底板破碎岩体相互黏结形成整体,深部注浆填充深部裂隙岩体孔隙,锚索束将浅部注浆岩体和深部注浆岩体锚固在一起限制底板变形。现场底鼓治理试验表明:巷道底板变形在38~48 mm之间,治理后30 d巷道趋于稳定。该底鼓治理技术适用于深部大断面、永久巷道(硐室)底板加固。     

深部工程软岩巷道“双壳”支护理论与技术

在详细分析深部巷道围岩变形特征及主要影响因素的基础上,提出了深部巷道"双壳"支护理论,认为通过对巷道浅部进行支护形成浅部应力支护壳,对巷道深部进行加固形成深部应力加固壳,深浅壳体形成的支护体系能有效减小巷道围岩破坏范围,阻隔深部高地应力传播,保持巷道围岩稳定与巷道成形。根据巷道破坏范围不同,构建了由"单壳"支护、连续"双壳"支护和非连续"双壳"支护组成的巷道"双壳"围岩支护体系,并分析了巷道"双壳"围岩支护机理,研发了深部巷道"双壳"支护技术。以陶二煤矿深部巷道修复工程实践为例,验证了深部巷道"双壳"支护的合理性。     

破碎底板和承压水条件下巷道底鼓治理技术研究

针对义煤集团金鼎矿风井回风大巷破碎底板及高承压水特殊地质条件,研究了巷道产生底鼓的机理及原因,并通过浅部和深部相结合的注浆方式,对巷道底板底鼓进行治理,结果表明:通过对巷道底板浅部离层区及寒灰含水层浅深部相结合的注浆加固方式,有效的降低了巷道涌水量,对巷道底鼓进行了有效的控制。     

基于“三壳”承载结构的软岩巷道底鼓治理技术研究

针对贵州省盘江矿区某矿131运输巷底鼓严重问题,本文通过现场调研、室内试验、理论分析及数值模拟等研究方法,揭示底鼓的变形破坏特点及破坏原因。分析认为底板围岩破碎且处于无支护状态,在高应力作用下发生剪切破坏,水理作用导致底板围岩进一步破碎是底鼓发生的主要原因。基于此提出"三壳"支护理论,分析其底鼓支护机理,构建了"底板浅部注浆锚杆+深部注浆锚索束+灌浆500mm+U型可缩性支架"的"三壳"治理底鼓技术并成功运用。现场监测结果表明:巷道的围岩变形分为三个阶段,20d变形剧烈,20～45d较为缓和,45d以后变形趋于稳定,底鼓量最大95 mm,稳定后变形速率0.35mm/d,变形量在可控范围内,支护效果显著。     

深井准备巷道底鼓成因及其防治对策

针对陶二矿深部巷道底鼓问题,基于巷道围岩变形破坏机理,通过对巷道底鼓影响因素的理论分析,得出围岩性质、水、采深、地质构造和支护形式是导致底鼓的主要因素,提出采用注浆锚杆和注浆锚索分别控制浅部和深部围岩,使底板岩层形成承载梁,提高岩层的黏聚力和内摩擦角,增强底板整体稳定性。并在南采区轨道上山进行了支护试验,结果表明：顶底板移近量小于300 mm,底鼓量约占顶底板移近量的70%,比原支护减小80%;同时,巷道两帮的变形也得到有效的控制。     

挤压流动性底鼓机理及防治措施

为了解决深部回采巷道挤压流动性底鼓问题,将深部回采巷道的挤压流动性底鼓问题简化成两端固支的压杆稳定问题,计算得到了某地质条件下的底鼓临界深度H和最大底鼓量yx=L/2。通过分析说明了深部回采巷道较之浅部底鼓有增大的趋势,同时通过理论分析提出了通过对煤壁、底板注浆和打底板锚杆的方法来控制巷道底鼓。数值模拟结果也显示治理措施效果显著,现场的工程应用也取得了很好的治理效果。     

胶囊高压注浆技术在高地应力巷道底鼓治理中的应用

针对顾桥矿高地应力巷道矿压显现明显及底鼓量大的问题,在巷道底板破坏机理分析的基础上,依据底板治理技术特点,将胶囊高压注浆工艺应用到巷道底板治理中,有效地控制了巷道底鼓,取得了良好的支护效果,为高地应力巷道地板治理提供了经验。     

某矿深井皮带运输巷道底鼓注浆治理

某矿随着开采深度的增加,浅部的支护形式已无法满足深井巷道支护要求。基于FLAC3D数值模拟软件,在原有支护设计的基础上采用两底角注浆工艺,通过观测注浆前后应力变化情况及底板底鼓现象的变化特征,分析了该矿皮带运输巷道注浆前后围岩的垂直应力分布规律、垂直位移分布规律及巷道底板的垂直位移分布规律。研究表明:(1)注浆前巷道底板形成了较明显的底鼓现象,底板两侧的最大应力可达35 MPa,而底板最大应力仅为10 MPa,故而导致了底鼓现象的产生,注浆后,底板两侧的最大应力减少了20 MPa;(2)受注浆影响,围岩垂直位移分布发生了明显变化,尤其是在底板范围内,底板围岩位移由24 cm减少至3 cm;(3)巷道开挖支护后,底板由于受到两侧的挤压,出现了明显的底鼓现象,此时监测点的最大位移可达24 cm,注浆后,位移减少至11cm。上述分析表明,采用注浆工艺治理该矿巷道底鼓具有可行性,可供类似矿山参考。     

深部巷道底鼓原因及治理技术研究

为了对深部巷道底鼓进行治理,分析了研究区原岩应力,得出了研究区最大主应力方向大致为东向西分布,研究了巷道底鼓原因,主要有最小水平主应力的影响、巷道底板泥岩等软弱层的影响、巷道底板和底角缺少有效支护、相邻巷道掘进的动压影响和围岩蠕变变形。然后采用反底拱+大直径锚索束+深浅孔注浆技术,使巷道底板得到了有效的控制,减少了底板变形。研究为类似工程条件的巷道底鼓的治理提供了技术支持。     

底板锚注加固技术治理深部软岩巷道底鼓

深部高应力巷道掘进遇软岩时,顶帮部的支护技术基本能够控制巷道的变形量,然而深部软岩巷道底板变形难以控制,因此巷道底鼓就成为矿井深部软岩巷道变形破坏的主要因素,通过对阳煤集团五矿深部软岩巷道的底鼓机理进行现场观察及分析,提出了底板锚注加固技术,实践证明,该技术能有效治理深部软岩巷道底鼓问题。     

正善煤矿底鼓机理与治理技术研究

以正善煤矿2201首采工作面为研究对象,分析了回风巷与运输巷道底鼓出现的机理,并采用RFPA数值模拟软件分析了自重应力与构造应力对巷道底鼓量的影响。采用开掘卸压槽、底板锚杆锚索支护、底板注浆加固的措施治理巷道底鼓,实践证明具有良好的效果。     

金龙矿21采区轨道上山底鼓控制技术研究

金龙矿21采区轨道上山底鼓严重,巷道变形量大,研究了底板锚杆(索)、底板注浆加固等技术在巷道支护中的应用,实现了有效治理巷道底鼓的目标,也为其它矿山软岩巷道底鼓的治理提供了借鉴经验。     

深部软岩底鼓巷道锚注联合支护技术

为了解决煤矿深部软岩巷道底鼓难以控制的难题,提出了有效控制深部软岩巷道底鼓的注浆锚杆、锚索锚注联合支护方案。根据金龙煤矿南采区轨道上山锚注联合支护实际支护效果,提出了反悬复合拱式底板注浆结构,并分析了结构体的稳定性。结果表明：巷道锚注后,两帮平均移近量仅为35.5 mm;平均底鼓量仅为45.5 mm;顶板基本无下沉。锚注联合支护技术能提高深部软岩巷道岩体强度、改善围岩力学性能和结构、提高围岩的整体承载能力,从而有效地控制了深部软岩巷道底鼓。     

新景矿轨道大巷底鼓治理技术研究与应用

新景矿中条带轨道巷为矿井开拓大巷,底鼓严重,反复维修,为此开展了大巷底鼓治理技术的研究。现场观测及分析表明,该巷道为挤压流动型底鼓,水平应力、采动应力及巷道支护条件等是造成底鼓的主要原因。为此,提出了深浅注浆的双壳加固理论,并确定了具体的参数。应用结果表明,巷道底板30 d左右变形稳定,最大底鼓量为23.5 mm,取得了理想的支护效果。     

轨道大巷底鼓机理分析及控制技术研究

为解决中条带轨道巷底鼓量大的问题,根据地质条件分析巷道底鼓机理,确定巷道底板鼓起量大主要是由于围岩受到剪切变形、遇水膨胀和流变的影响,据此确定采用浅孔注浆+深孔锚索注浆的治理方案。方案实施后进行的围岩控制效果的分析表明:底鼓治理措施使用后,顶底板最大移近量为281 mm,符合设计要求。     

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。     

高应力回采巷道底鼓机理及治理技术

赵固矿区回采巷道在高地应力和采动叠加支承压力的共同作用下,超前支承压力影响范围达到160 m,造成泥质底板和碎裂煤帮变形严重,围岩变形量大,底鼓量达到400 mm以上,导致大量巷道返修。大采高沿底掘进巷道为挠曲褶皱性底鼓;上分层沿顶板掘进巷道为挤压流动性底鼓。提出了赵固矿区回采巷道底鼓的治理策略,即“强帮、控制顶角和底脚、强化底板、适度卸压,底板采用自钻式注浆锚杆”,并给出了支护方案。自钻式注浆锚杆具有可接长、自锚固、自钻进、主动支护、可注浆和柔性支护的特点,是控制巷道底鼓的有力支护手段。矿压观测表明,采用自钻式注浆锚杆加固巷道底板,能够有效控制巷道底鼓。提出的底鼓控制方法可以为类似条件巷道围岩控制提供参考。     

赤峪矿深部底抽巷钢管混凝土柱底鼓治理研究北大核心

针对深部高应力巷道底鼓严重的问题,以赤峪煤矿北一采区北翼4#底抽巷为例,研究底抽巷在高应力作用下底板发生非线性大变形的规律,分析巷道底板围岩挤压破坏机理,提出了巷道底板钢管混凝土柱治理底鼓技术;通过数值模拟的方法,分析了底板钢管混凝土柱不同支护长度、角度、排距对巷道底鼓治理的影响。试验结果表明:高应力场、岩体强度低、底板围岩浸水软化以及原支护结构存在缺陷等是导致巷道产生强烈底鼓的主要原因;增强底板围岩支护强度、防治地下水对围岩的渗透以及抑制主动滑移区的滑移变形是治理挤压流动性底鼓的关键;钢管混凝土柱具有强度高、刚度大、抗剪性能好的特点,能有效增强底板围岩支护强度、抑制围岩的挤压变形;底板每排布置2个钢管混凝土柱,长度为6 m、倾角为30°、排距为1.2 m时,对底鼓的控制效果最优。经现场试验验证,钢管混凝土柱治理底鼓技术能有效控制该类巷道底鼓。