深部高应力巷道围岩力学特征及稳定性控制技术

针对九龙煤矿-890m进风行人大巷复杂的工程地质情况,巷道断面较大且高应力作用显著,现已发生严重变形破坏。通过FLAC3D数值模拟对巷道围岩的力学特征进行定量分析,获得深部高应力巷道应力、应变演化特征,结合巷道周边围岩的成分分析、力学实验结果,基于FLAC3D对比优化深部高应力巷道联合支护方案,探究支护结构、支护参数的可靠性,提出以锚杆、锚索为核心的锚网索喷联合支护方案。在巷道开挖后进行矿压观测,进一步验证支护方案以及数值模拟结果的合理性,并实时监测围岩的变化特征。工程实践表明,在深部高应力巷道中采用锚网索喷联合支护,巷道的整体性与稳定性得到有效改善,围岩受力更趋稳定,变形得到有力控制,为煤矿的安全高效生产提供了技术支持。     

深部软岩巷道变形破坏机理及支护对策

针对鹤壁五矿三水平延伸轨道下山巷道破坏特征,对其变形破坏原因和支护对策进行了研究。结果表明:该巷道变形破坏主要是由于自重应力水平高、构造应力影响大、围岩条件差、支护设计不合理等因素造成的。为此,提出了锚网索喷+底角锚杆+柔层桁架支护设计方案,通过锚网索喷支护控制围岩有害变形,底角锚杆切断底板滑移线,柔性桁架保证巷道整体稳定,实现支护一体化、荷载均匀化,从而达到巷道稳定的目的。数值模拟和现场实验结果表明,该支护技术能够有效地控制深部软岩巷道变形,是一种有效的深部软岩巷道支护形式。     

深部高应力软岩巷道支护技术研究

浅部传统支护强度难以满足深部巷道高应力要求。本文分析了薛村矿三水平变电所深部软岩巷道围岩变形破坏特征及影响因素,运用FLAC3D软件模拟了传统锚网索支护与锚网索喷+注浆加固支护两种支护方式。巷道围岩收敛变形监测表明,运用锚网索喷与注浆加固相结合的支护方式能够有效控制深部软岩巷道围岩收敛变形。     

深井软岩巷道群掘进扰动效应与控制技术研究

在高应力作用下,巷道掘进时会对邻近既有巷道产生较大的扰动影响,引起先掘巷道围岩产生大变形而失稳破坏,且在反复扰动影响下深部软岩巷道群围岩稳定控制较为困难.以淮南矿区千米深井朱集西煤矿巷道群为研究背景,理论分析双圆孔及多圆孔周边的应力分布特征,计算得出巷道群间的理论间距.采用FLAC3D建立大型三维数值计算模型,揭示深部软岩巷道群布置方式(水平布设、斜交布设、交错布设)和开挖顺序(先中间后两边开挖、先两边后中间开挖、中间间隔开挖、从左到右开挖)等条件下围岩应力场、变形场及塑性区的分布规律,确定巷道群合理的布置与开挖方式.针对朱集西煤矿西翼11煤开拓巷道群围岩受扰动变形破坏特点,提出采用"锚网喷初次支护+预应力锚索加强支护+注浆加固"的锚网索喷注分步联合支护技术,保证软岩巷道群的长期稳定及使用安全,取得良好的围岩控制效果.     

高应力软岩巷道支护失效机制及控制技术研究

针对高应力软岩巷道出现的变形、底鼓、开裂、冒顶等情况,从围岩强度特性、围岩流变特性、支护设计等方面分析了高应力软岩巷道支护失效机制,并结合新阳煤矿深部软岩巷道的工程地质条件及变形破坏机理,提出了一种高强联合支护技术,即:锚网索喷+注浆+U型钢支架。研究结果表明:该支护技术既可确保高应力软岩巷道支护结构与围岩的稳定,又能够对围岩的底鼓与变形进行控制,可取得良好的支护效果。     

动压软岩巷道破坏机理及控制技术研究

选取受动压影响的祁南煤矿82采区五中车场巷道为试验巷道,构建了不等压条件下巷道破坏的力学模型,得出了巷道内表面的位移解;其次根据数值模拟结果,选取锚网索+锚注联合支护方式对82采区五中车场巷道进行支护,并进行了现场观测.结果表明,动压使巷道围岩深部应力向更深处转移,扩大了巷道围岩的塑性屈服范围,加大了巷道围岩变形,严重影响了巷道稳定;锚喷索+锚注联合支护方案能明显提高破碎围岩的整体强度,改善岩体的性质,更好地控制了巷道的变形.     

走向顺层软岩巷道非对称锚网索支护优化研究

以贵州省遵义县某煤矿走向顺层软岩巷道为工程背景,采用巷道变形量现场实测、数值模拟等方法,分析了倾斜、急倾斜煤层附近的走向顺层软岩巷道变形破坏特征,提出非对称锚网索联合支护方案,确定了支护设计的基本参数。工程实践表明:在应力分布不均且松软复杂围岩条件下的走向顺层巷道中,采用非对称锚网索联合支护可较好地控制巷道围岩稳定。     

高应力“三软”煤层回采巷道围岩破坏机制及控制研究

为明确高应力"三软"煤层回采巷道围岩破坏模式和支护失效机制,以船景煤矿典型"三软"不稳定煤层1171综采工作面回采巷道为工程背景,通过室内及现场实验、现场观察监测和理论分析相结合的方法对巷道围岩变形破坏进行综合分析研究。结果表明:巷道围岩破坏模式为高应力条件下的软岩流变大变形破坏模式;支护失效机制为高应力条件下软弱围岩在流变作用下松动破坏扩展剧烈,致使锚网索联合支护结构失效,进而导致围岩-支护承载结构丧失承载力;对于高应力"三软"煤层回采巷道,锚网索联合支护具有明显的局限性。最后提出以新型全长黏结锚固、全封闭护面、顶板多拱有序承载和围岩协同加固技术为核心的优化支护方案并在现场实验应用,结果显示优化支护段巷道围岩变形得到有效控制。     

深部高应力巷道围岩控制技术研究

深部巷道具有变形量大且持续时间长,四周来压,易受扰动和整体收敛的特点。该文分析了千米深唐口煤矿高应力南部轨道大巷的变形破坏特点及规律,提出了千米深井高应力巷道围岩控制技术。现场应用结果表明,采用左旋高强螺纹钢锚杆全长锚固配合锚网索喷永久支护的支护方式可有效控制围岩变形,实现巷道稳定。     

富水泥化巷道渐变破坏机理与局部失稳控制技术

针对祁东煤矿南翼运输石门围岩富水泥化难以维护的问题,采用工程地质调研、数值模拟、现场实测方法对巷道支护失效机理和支护方案进行了分析。结果表明南翼运输石门的支护失效机理是泥质围岩弱化效应和岩石流变渐进破坏作用;为改善围岩自身承载能力,实施了"锚网索注"联合支护方案。数值模拟与工程实践表明,实施锚网索注联合支护后,与原锚网喷支护方式相比,巷道围岩变形量平均缩减55.75%,对富水泥化巷道稳定性控制效果显著。     

深部软岩应力集中带高强耦合支护技术研究与应用

针对深部应力集中带软岩巷道变形破坏严重,传统联合支护技术难以控制问题,结合鹤煤八矿-655 m水平南大巷返修工程实践,通过理论分析及现场观测的手段,提出设计了锚网梁索与注浆锚索高强耦合支护技术并进行了现场应用,得出锚网梁索与注浆锚索是具有锚网喷支护与注浆加固共同作用的一种耦合主动支护方式,可以改变围岩力学参数,提高围岩强度。工程实践表明:该支护方案可显著提高围岩的强度和承载能力,有效地控制了深部软岩巷道变形,支护效果明显。     

深部大变形巷道围岩稳定性控制方法研究

针对深部高应力巷道围岩大变形难以控制的问题,采用Kastner等相关理论,研究了支护阻力对深部高应力巷道围岩变形的影响,揭示了其变形难以控制的力学本质,提出了巷道围岩稳定性控制新的支护理念。深部高应力巷道围岩大变形主要来自于两部分:1巷道周边浅部破碎围岩的扩容与剪胀等非连续性变形;2高应力致使巷道围岩产生的以塑性变形为主的连续性变形。研究表明:目前的支护水平对巷道围岩的连续性变形影响十分有限,总是存在一部分变形量无法控制,即深部巷道围岩存在"给定变形"。为实现巷道围岩稳定控制,降低支护成本,巷道围岩支护理念应由变形控制向稳定控制转变,确保巷道围岩均匀、协调变形,消除冒顶与片帮等不安全隐患,增强巷道围岩整体性与稳定性。因此,对于深部高应力巷道围岩稳定性控制,可在巷道掘进时预留一定的变形空间以容纳围岩部分"给定变形",支护结构应具有一定的连续性变形能力,又能持续提供较高的支护阻力,以维持巷道围岩的完整性与稳定性,保障巷道围岩的均匀、协调变形。工程实践结果表明:考虑预留变形并采用"可接长锚杆+刚性长螺纹钢锚杆+锚网+W钢带+喷射混凝土"综合控制技术为主,并辅以可接长锚杆强化顶板支护方案可较好控制巷道围岩的稳定性,保障了巷道服务期间的安全使用。     

松散破碎围岩变形控制与支护优化分析

针对松散破碎巷道变形大、支护困难等特点,结合江西中林矿井的具体情况,研究了松散破碎围岩的变形机理和支护方式。分析了锚注、U型钢可缩性支架、锚杆、锚喷4种基本支护方式的作用机理,提出了针对松散破碎围岩的锚索网注主动支护加U型钢联合支护方案和技术措施。实践表明:为维持松散破碎围岩的稳定性,首先必须优化和改善围岩的力学性能和受力状态,将原有被动让压支护改为主动支护,然后综合利用多种支护方式对松散破碎围岩巷道进行加强支护,才能改变松散破碎围岩巷道频繁失稳和经常返修的状态。     

锚网索喷注联合支护在深部软岩巷道中的应用

矿井在进入深部开采后,软岩巷道围岩出现显著变形,围岩破碎严重,对巷道围岩稳定性的控制变得极其困难.针对该情况,千秋煤矿在21区轨道下山扩修施工中,采用“锚网喷+锚索桁架+壁后注浆”相结合的联合支护技术,加强了深部软岩巷道的支护,较好地解决了围岩松软、高变形巷道的支护难题,技术经济效益显著,确保了工程质量和生产安全.     

深部高应力膨胀性软岩巷道锚注支护技术及相似模拟试验研究

针对唐口煤矿深部高应力膨胀性软岩巷道的变形特征, 通过对围岩物理力学性能的测试、围岩破坏机理分析和相似模拟试验, 提出了采用以锚注为核心的锚网喷注联合支护体系来解决深部高应力膨胀性软岩巷道的支护难题。监测结果表明, 锚网喷注联合支护既维持了巷道的稳定, 又提高了施工速度, 节约了支护成本。     

高应力大断面巨厚泥岩渗水顶板煤巷梯次支护技术研究

针对高应力大断面巨厚泥岩顶板巷道难支护的问题,采用理论分析、数值模拟及工业试验综合手段,理论分析了巨厚泥岩渗水顶板巷道梯次支护技术原理,数值模拟研究了巷道围岩控制方案及参数设计,得到了2609运输巷支护参数,并进行了工业性试验和矿压观测。研究表明,在巷道掘进和工作面回采期间巷道围岩没有出现大的变形,取得了良好的支护效果。研究提高了车集煤矿处理复杂条件下深部高应力煤巷支护的能力,形成了适合车集煤矿在类似困难条件下深部高应力煤巷的合理支护方案和支护参数,推动了车集矿深部高应力煤巷支护技术的发展,保证了矿井安全生产。     

基于围压恢复加固理论的软岩巷道支护机理研究

以首云铁矿为工程背景,针对其矿岩水理性差、稳定性差等特点,采用室内试验、理论分析、现场实践和监测分析等综合方式,提出了长短锚杆结合的锚喷网支护,配合强化的护表结构和支架的联合支护方式。结果表明,临时支护有效地封闭了围岩,避免了开挖巷道的进一步破坏,长短锚杆相结合充分利用了深部围岩稳定性,将开挖区应力进行了转移,以钢筋条带和喷浆进行的护表结构对上部围岩提供了有力支撑。监测表明,巷道表面位移累计量不超过30mm,有效地抑制了巷道变形,所得结论对软破岩巷道支护具有重要的借鉴意义。     

金川矿区深部巷道喷锚网支护参数研究

与传统的棚式支护相比,锚杆支护可以充分改善巷道维护状况保持巷道长期稳定,有利于提高采掘效率和生产率。金川矿山巷道围岩松软且易发生流变,在使用金属支架时,顶底板、两帮相对移近量为300~500 mm,轻则为100~200 mm,严重时超过1 000 mm。巷道使用锚杆支护时,必须要有较高的支护强度以控制围岩变形。随着金川矿区探明资源量的逐年消耗,大部分采场深度已经超过或逼近600 m,地压增大、巷道收敛变形严重,浅部巷道惯用的喷锚网支护参数在深部巷道支护中矛盾开始显现。针对龙首矿深部巷道支护参数及变形特征,对深部巷道的喷锚网支护参数进行数值模拟研究。经过对锚杆长度、喷射混凝土厚度的模拟研究得出,在金川矿区深部巷道喷锚网支护过程中,将锚杆长度增加至3 m,喷射混凝土厚度200 mm,间排距1.5 m×1.0 m的支护方案可以有效的维持巷道稳定。     

深部冲击地压巷道锚杆支护作用研究与实践

以义马常村煤矿深部冲击地压巷道为工程背景,介绍了深部冲击地压巷道围岩地质力学参数分布特征,分析了冲击地压巷道围岩变形与破坏特征及主要影响因素,揭示出锚杆支护对冲击地压巷道变形的本质作用是保持围岩完整性,在围岩中形成支护应力场,降低应力集中系数,改善巷道围岩应力分布,充分发挥围岩的抗冲击能力。提出冲击地压巷道支护形式选择原则,介绍了高冲击韧性锚杆支护材料力学性能及锚杆支护参数设计方法。针对常村煤矿21220下巷条件,提出以全长预应力锚固、高强度、高冲击韧性锚杆与锚索支护为主,以金属支架为辅的复合支护方式,并进行了井下工业性试验。矿压监测数据表明,该种支护方式与围岩的整体抗冲击能力强,能够有效控制深部冲击地压巷道变形与破坏。在冲击能量影响下,锚杆、锚索受力特征明显不同于普通巷道,呈波浪状或锯齿状变化趋势。