让压开拓技术在眼前山铁矿深部高应力软破岩体中的应用

眼前山铁矿上盘开拓工程一般布置于软破岩体之中,随着开采深度的不断增加,上盘开拓工程在深部高应力作用下变形破坏严重。通过调研查明了矿山深部地压的显现部位及显现形式,分析了开拓巷道在深部地应力作用下的稳定性,并计算了上盘楔形体对开拓工程施加的附加应力,最终提出了让压开拓方案及让压参数的确定方法。实践证明,让压开拓方案可以有效减小深部高应力对上盘软破岩体中开拓工程的破坏作用,同时可为每个中段节省500 m左右的开拓工程量,为矿山带来较好的经济效益。     

弓长岭井下矿采场地压控制技术研究

弓长岭井下矿-280m中段采场地压显现剧烈,高强度的金属拱架支护无法阻止地压的破坏,支护后巷道多处发生塌冒和钢筋变形失稳现象,严重地影响了矿山的正常生产。现场调查得出,巷道破坏形式分为三种：沿结构面拉伸破坏、沿结构面剪切破坏和片帮冒顶破坏。分析了巷道变形破坏的两个原因：矿体中存在多条横断层,岩体强度降低;绿泥岩节理裂隙发育,强度较低。揭示了金属拱架支护与破碎软岩复杂化变形的不适应性,论述了锚杆支护形式在井下矿的发展变革及实用性。在此基础上,提出适合巷道破坏特点的喷锚网支护形式,并给出参数。实践表明,喷锚网支护方式能够很好地解决弓长岭井下矿采准巷道破坏的问题,达到控制采场地压的目的。     

弓长岭井下采场地压控制技术研究

弓长岭井下矿-280m中段采场地压显现剧烈,高强度的金属拱架支护无法阻止地压的破坏,支护后巷道多处发生塌冒和钢筋变形失稳现象,严重地影响了矿山的正常生产。现场调查得出,巷道破坏形式分为三种:沿结构面拉伸破坏、沿结构面剪切破坏和片帮冒顶破坏。分析了巷道变形破坏的两个原因:矿体中存在多条横断层,岩体强度降低;绿泥岩节理裂隙发育,强度较低。揭示了金属拱架支护与破碎软岩复杂化变形的不适应性,论述了锚杆支护形式在井下矿的发展变革及实用性。在此基础上,提出适合巷道破坏特点的喷锚网支护形式,并给出参数。实践表明,喷锚网支护方式能够很好地解决弓长岭井下矿采准巷道破坏的问题,达到控制采场地压的目的。     

厚表土层薄基岩条件下回采巷道支护研究

 针对在赵官煤矿3702运输巷掘进过程中,出现的剧烈的巷道围岩破坏现象,局部地段需要架设工字钢棚进行二次支护的问题。本论文采用非弹性区理论、有限差分数值计算软件FLAC3D分析确定厚表土层薄基岩的特殊地质条件下合理的巷道支护方案,并在赵官煤矿进行现场工业性试验,以检验支护方案的应用效果。试验证明：高强预应力让压锚杆有效地改善围岩的应力状态,将围岩变形量控制在合理的范围内[1],使围岩塑性区保持在1.5m。     

深部软岩巷道“大让压-强支护”支护技术

在对某矿-900 m水平轨道大巷进行矿压观察及围岩变形监测的基础上,结合巷道弹塑性区变形力学分析,揭示了该类型巷道采用二次支护的控制机理,进一步通过数值计算得到了巷道围岩变形量与支护强度的关系。结合现场工业试验,提出了"大让压-强支护"刚柔结合支护技术:一次支护锚网索联合支护让压,二次支护全封闭金属支架+围岩壁后注浆加固。现场巷道围岩变形监测表明,该支护技术对典型深部软岩巷道变形破坏有较好的控制效果。     

高应力弱胶结软岩巷道变形机理及控制技术

针对某矿运输巷变形大、围岩松动范围广、持续变形剧烈、支护构件锈蚀破坏严重的工程难题,分析了巷道变形破坏特征及其影响因素,基于"耦合-让压"支护理论,提出了"锚网索+喷层+让压层+U型钢"联合支护方案,并采用FLAC3D软件对比分析了原支护与优化后支护方案的支护效果。     

弓长岭井下矿采准巷道破坏形式及其支护技术研究

弓长岭井下矿中央区开采急倾斜中厚矿体,随着采深的增大,采准工程出现地压显现的部位增多、规模逐渐增大,进入-280m 中段开采后,采准工程的塌冒已经严重影响生产的正常进行.经过调查巷道发生破坏的部位与破坏区岩性变化,查明上盘楔形体围岩的附加力作用是引发回采巷道大规模破坏的主要原因,为此提出卸压开采方案,即在高应力区先回采上分段沿脉进路,为下分段卸掉垂直压力后,再掘进下分段沿脉进路.此外,根据巷道破坏过程与地压显现形式,分析了现用工字钢金属架支护方法的不适应性,提出根据岩性与地应力大小选择树脂锚杆、喷锚网联合支护的改进方案.初步试验表明,改进方案可有效解决上盘沿脉巷道的塌冒难题,并可较好地适应弓长岭井下矿深部矿岩条件,不失为弓矿实用技术.     

深部巷道及硐室矿压显现规律研究与支护对策

曹庄煤矿随着开采深度的不断增加,地压逐渐增大,矿压显现剧烈,巷道底鼓片帮变形严重,支护越来越困难.特别是-480m水平大巷、副巷、水仓、泵房、变电所、火药库等井巷工程将为多个采区生产服务,如何加强巷道观测,掌破握巷道矿压显现规律,采取有针对性的巷道支护和围岩控制技术,确保巷道在服务年限内的安全正常使用,是我们在施工中重点研究的关键问题.     

高水平应力条件下锚杆锚索耦合让压支护技术试验研究

首山一矿己15-12010工作面由于受构造应力的影响,机巷初掘期间巷道变形大,锚杆锚索破断严重。为实现安全生产,根据耦合让压支护的理念,设计了合理的锚杆锚索支护参数。经现场试验表明,采用捷马高预应力让压均压锚杆及让压"鸟窝"锚索,解决了锚杆锚索破断问题,有效地控制了巷道围岩变形。     

近距离煤层下层煤回采巷道支护设计

针对近距离煤层下煤层开采过程中巷道变形严重的问题,基于预应力-让压理论提出采用让压锚杆进行支护,并对某矿3下412运输巷进行支护设计,建立了数值模拟模型进行效果考察,结果表明:3下412工作面运输巷进行预应力-让压平衡支护后,巷道围岩应力得到明显改善,表明提出的支护方案对近距离下煤层沿空巷道是行之有效的。     

安徽和睦山铁矿楔形体地压控制方法研究

在破碎难采铁矿床地下开采中，掌控采场地压活动规律，采取有效措施控制地压活动，是实现安全高效开采的重要保障。和睦山铁矿后和睦山矿区矿体与下盘近矿围岩破碎，应用无底柱分段崩落法开采， 随着回采工作面的下降与采场结构参数的改变，在-250 m阶段的第一分段开采中，发生了大规模地压活动，下盘进路联巷与上盘侧回采进路遭到严重破坏，巷道两帮内挤、折断或碎裂片落，底板鼓起，顶板下沉，使 巷道无法修复，严重影响了矿山安全生产。基于地压活动特点与巷道破坏原因的分析，揭示了复杂地压的机理，提出巷道破坏力主要来源于顶板围岩发生断裂而又滞后冒落所形成的楔形体压力，并创建了楔形体附加 应力数学模型。计算结果表明：楔形体尖部压应力大于矿体抗压强度的平均值，是致使上盘侧采准巷道快速破坏的主要原因；而楔翼活动压力引起矿体下盘断裂构造面的滑移，是造成下盘采准工程破坏的直接原因。 根据上述分析，采用楔尖部位局部卸压开采、控制下盘地质构造面滑移破坏、增大进路间距与改进巷道支护形式相结合的综合方法，有效控制了复杂楔形体地压危害，保障了-250 m中段的安全开采。     

错层位沿空巷道围岩结构及其卸让压原理

错层位沿空巷道特殊的围岩卸让压结构能够解决常规沿空掘巷在深部开采、坚硬顶板时存在巷道维护困难的问题。对比分析了留煤柱护巷和沿空留(掘)巷围岩结构特征,阐述了影响沿空巷道围岩稳定性的主控因素——侧向基本顶关键块的运移。通过力学分析和实验室实验,研究了错层位巷道侧向基本顶下方卸让压围岩结构体系卸让压的力学机理。研究表明:错层位布置使巷道远离侧向集中应力,实现了侧向支承压力向煤体深部转移的效果,避免了沿空巷道受深部高地应力的影响,实现了自动卸压的效果;矸石-三角煤柱结构通过松散矸石大变形缓冲顶板显著运动动载,通过高承载限侧矸石、高稳定性三角煤柱承担关键块静载;自由空间-碎胀矸石组合结构使坚硬顶板充分回转、降至低位态,实现结构性让压,避免顶板受侧向关键块剧烈运动的影响。     

上下盘开采顺序对断层煤柱采动应力的影响

回采巷道沿断层边界布置时,采用基本顶断裂岩块铰接平衡理论研究了先采断层上盘或先采断层下盘2种开采顺序下,工作面采空区基本顶荷载在断层两侧的传递规律和差异性;现场实测了2种条件下断层煤柱及相邻回采巷道的矿压显现特征。研究表明:断层上盘先行开采时,断层的载荷传递系数较大,上盘断层煤柱压力小,下盘煤体压力较大。断层下盘先行开采时,断层的载荷传递系数与断层角度有关,当断层角度较大时,下盘采空区覆岩载荷可以传递给断层上盘,下盘断层煤柱压力小,上盘断层煤体压力大;当断层角度较小时下盘覆岩载荷难以传递给断层上盘,下盘断层煤柱压力较大,上盘煤体压力相对较小。为此,断层上、下盘开采顺序不同时应留设不同的断层煤柱。     

深井软岩巷道顶板深部围岩矿压规律及对策

随着矿井开采深度增加,软岩巷道变形加快,维修费用增加,制约着矿井的高产高效生产。结合某矿1203工作面运输顺槽底板瓦斯抽排巷地质条件,对深井软岩巷道顶板深部围岩矿压进行了观测,观测内容包括深部围岩位移和分区破坏情况。在对实测数据分析的基础之上,得出巷道顶板深部围岩位移演化规律和分区破坏规律。通过对观测成果进行分析,提出了巷道掘进和支护对策,要求改变现有的巷道支护方案并提高施工队伍素质与水平。     

倾角变化对回采工作面区段煤柱应力分布的影响

依据平煤集团十三矿二 1 煤层的具体条件,分别对煤层埋深300,500,800 m和倾角0,25°,30°情况下运输巷下帮侧向压力分布规律和不同宽度区段煤柱受力情况进行了数值分析,并对该矿12020采煤工作面下巷实体煤侧的应力、围岩变形及锚杆受力的情况进行了现场监测。结果表明：随煤层倾角增大下区段运输巷与上区段回风巷两侧应力呈非对称分布,采场顶板应力分布也是高度不均匀、不对称的,侧向水平应力峰值随煤层倾角增大而增大,且工作面后方增加幅度大于工作面前方;峰值位置随煤层倾角增大而逐渐靠近煤壁。煤层倾角加大时,应力明显偏向下区段运输巷,使得下区段运输巷顶部出现明显应力集中,并且随着煤层倾角的增大,应力集中程度更加显著。     

西石门铁矿北区高应力破碎矿体崩落法开采技术

西石门铁矿北区新探矿体为缓倾斜破碎厚-中厚矿体,且地压显现严重,属于极度难采矿体。矿山采用无底柱分段崩落法开采,开采中存在设备运行不畅、采场结构不稳、巷道破坏严重等问题。为缓解高应力破碎条件带来的开采问题,从设备选型、采场结构参数确定、巷道布置方式及回采顺序、支护措施等方面对回采技术进行了改进。在确保设备运行顺畅的前提下,确定了软弱围岩条件下铲运设备需由1.5 m³增大至2 m³,巷道断面尺寸应由3 m×3 m增大至3.2 m×3.1 m;综合考虑巷道稳定性、矿体条件、凿岩能力、满足放出体发育等条件,确定了采场结构参数为分段高度13 m、进路间距12 m;以适应地压活动规律为原则确定了回采进路以垂直走向布置为佳,开采顺序为从已采矿体边界向上盘退采;分析了地压严重以及开挖后易短时间冒落的围岩支护要求,提出了超前锚杆+U型钢拱架的支护措施;根据散体流动参数确定了最小边孔角为50°,根据出矿口废石的出露位置将崩落步距调整为1.6 m。上述参数和支护措施在西石门铁矿北区高应力破碎矿体开采过程中得到了成功应用,增强了无底柱分段崩落法开采该类矿体的适用性。     

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。     

大倾角煤层动压巷道矿压显现规律及支护优化

针对3695回风巷受上工作面采动动压影响下巷道矿压显现剧烈的问题,基于3695回风巷所处的工程地质条件,运用FLAC3D数值模拟软件研究大倾角动压巷道在采动前后围岩的应力环境及塑性区范围。结果显示,受采动影响后,巷道顶板及左帮围岩垂直应力明显增大,巷道塑性区进一步范围扩大,围岩变形破坏严重。根据原有支护系统问题,提出了应用煤层围岩注浆与锚索注浆支护技术。经现场矿压监测显示,支护优化后巷道围岩变形较小,顶板变形量最大为72 mm,两帮最大变形量为62 mm,顶板最大离层量为27 mm。     

复杂构造条件下自然崩落底柱巷道变形控制

底柱巷道的稳定是自然崩落法采矿的关键,16m高的底柱中布置有密集的出矿道、漏斗、通风巷、卸矿硐室等工程,其整体性减弱。随着拉底爆破、出矿等采矿活动诱导,底柱巷道稳定性变差,特别是多断层复杂构造段巷道变形破坏严重,支护返修次数频繁,生产安全隐患大,维护费用高。本文以自然崩落法某铜矿为例,结合采矿作业中的各种影响条件,分析多断层复杂构造条件下的底柱巷道变形破坏机理,提出地压控制措施、双层喷锚网+长锚索支护体的壁后注浆、断层下盘增补钢管混凝土立柱,实现主动和被动相结合的支护型式,实施后巷道变形得以控制,保障了矿山的安全生产。