坚硬顶板下采动影响巷道围岩控制技术研究与应用

辛置煤矿2-5591(正)巷上覆赋存坚硬顶板,受采动影响巷道围岩维护困难。基于此,开发了坚硬顶板下采动影响巷道围岩控制技术,主要包括锚网梁主动支护技术和超前单梁单柱支护技术,实现了试验巷道的稳定控制。     

经坊矿坚硬顶板下巷道破碎围岩测试及支护设计

为了解决经坊矿巷道围岩控制问题,对该巷道煤层围岩进行地质力学测试,结果显示:该区域属于中等偏高应力值区、井下应力场受构造影响较大;巷道顶板岩层坚硬,两帮煤体易于破碎.根据测试结果分析了巷道支护原理,并利用数值模拟对不同支护方案下巷道围岩应力及位移进行研究,结果显示方案2能有效地控制围岩变形;最终支护方案现场应用后,巷道...     

坚硬顶板沿空留巷巷旁“让-抗”支护机理

坚硬顶板条件下沿空留巷,工作面顶板悬顶距大,悬顶时间长,巷旁支护体将承受较大的压力,支护体易发生变形和破坏。通过建立坚硬顶板沿空留巷巷旁支护力学模型及对顶板不同运动阶段支护体内应力分布和围岩变形数值模拟,结果表明：在顶板岩层运动早期支护体应具有较大的可缩量,在保持支护体本身不遭受严重损坏的前提下,允许顶板产生一定下沉,以释放掉一定的顶板压力;在顶板岩层运动后期支护体应具有较高的支护阻力,抵抗坚硬顶板部分重量并进行断顶。提出了不等强充填体(上软下硬材料组合而成)支护方式,在坚硬顶板条件下采用该支护方式能较好地实现沿空留巷开采技术。     

坚硬顶板煤层大巷低密度高强稳定型支护技术

根据地应力测试原理,成庄矿15号煤大巷选取具有代表性的测试地点,对其应力、围岩强度、围岩结构等基本地质力学参数进行确定;在此基础上运用数值模拟进行地应力、围岩强度对巷道围岩稳定性影响分析;结合锚杆支护设计原则,并针对成庄矿15号煤坚硬顶板的特点,对煤层大巷的支护方式及参数进行研究;提出采用低密度高强稳定型锚杆支护技术进行支护,并成功应用于回风大巷中的支护现场实践。     

软弱顶板大断面切巷锚网索联合支护技术及应用

为解决软弱顶板岩层大断面切巷围岩控制难题,开发了锚网索联合支护技术。技术以强化顶板软弱煤岩层、充分利用基本顶坚硬岩层为核心,采用高强度、高预紧力的锚网索支护,切巷掘出3个月后围岩趋于稳定,围岩呈现分阶段变形特征,顶、帮最大变形量分别为135 mm、169 mm。     

浅埋坚硬煤层工作面超前支护技术研究

针对盛鑫煤矿浅埋坚硬煤层51101综采面超前支护区域巷道的支护技术难题,通过现场调研及工程类比等方法,对其围岩变形的影响因素及破坏特征进行了分析,并确定出工作面超前支护区域巷道支护参数。运用FLAC3D数值模拟软件,对支护前后巷道围岩位移场变化进行对比分析,分析得出顶板最大下沉量及底板变形量收敛值明显降低,支护参数合理可行。现场实践表明:51101工作面超前支护区域围岩变形速度及围岩变形量都在安全合理范围之内,实现了矿井的安全高效开采,同时为相似工程地质条件下的超前支护技术提供一定借鉴。     

回采巷道支护参数优化及数值分析

基于围岩力学性质进行回采巷道支护参数优化,可以在保证围岩稳定的基础上节约支护成本。为解决回采巷道支护设计因采用工程类比法而导致支护材料浪费等问题,以某矿8302皮带顺槽为研究背景,基于其坚硬顶板特性,选用悬吊理论进行支护优化设计,以锚杆及锚索间排距为优化因素,设计了3种优化方案及支护参数。利用FLAC~(3D)数值模拟软件对各支护方案的应力场、位移场及塑性区分布进行模拟研究,分析得出优化方案2对控制围岩稳定最有利。现场监测表明,优化方案2可有效控制巷道围岩体失稳破坏,该研究可为同类巷道的支护优化提供借鉴。     

“三软”煤体复杂多变复合顶板煤巷动态支护技术

针对“三软”煤巷支护难题,分析其围岩变形破坏特性、围岩和支护体的相互作用关系,特别是围岩对支护的动态力学响应等问题,从最优支护方案、最佳支护时间、后期补强等巷道支护全过程出发,提出以左旋高强预应力锚杆、M型钢带、超高强让压锚索、锚索梁等新型高强支护方式为关键技术手段的动态支护技术。该支护技术在枣园煤矿22071机巷得到了成功应用,可为相类似煤层巷道提供参考。     

圆形巷道围岩塑性区大小分析

为进一步研究轴对称的圆形巷道塑性区大小,通过用Hoek-Brown强度准则得到的塑性区半径的解析公式。针对不同性质的岩体,分析了在不同支护反力下塑性区半径的变化规律,分析结果表明:岩石质量、坚硬程度以及支护反力对塑性区大小的影响显著;圆形巷道塑性区的半径随岩石质量、坚硬程度、支护反力的增大而减小;当巷道围岩岩体质量达到一定程度的时候,围岩的支护反力在较小的情况下就会出现巷道围岩不存在塑性区域。     

破碎围岩巷道钢筋混凝土梁支护技术

余吾煤业北一进车巷道围岩破碎、变形量大,锚注联合支护控制该巷道围岩变形效果不好,多次返修。分析原有的巷道支护方案现场支护效果不好的原因;提出采用钢筋混凝土梁加强支护及支护参数。从支护原理上分析主动支护与被动支护方式有机结合后的支护效果,为巷道支护设计提供一种有效的而又可行的支护方案。现场应用表明,该技术有效控制了巷道围岩变形。     

沿空留巷巷内支护技术研究与应用

针对沿空留巷围岩变形大、变形不匀均、维护效果差等状况,以沁新矿沿空留巷为工程背景,采用数值模拟分析了巷内支护与围岩变形、应力分布的关系,揭示了沿空留巷巷内支护机理：采用高阻让压支护,提高沿空留巷围岩承载能力和抗变形能力,适应沿空留巷阶段性围岩大变形与应力调整。开发了沿空留巷巷内支护技术：① 基本支护：采用高预紧力、高强度、大延伸率锚杆与锚索支护,提高围岩承载能力、适应围岩大变形;② 加强支护：回采工作面后方一定范围内的沿空留巷采用高阻让压的单体液压支柱加强顶、底板支护,即在采空区顶板破断和沿空留巷围岩应力调整的剧烈阶段,通过单体液压支柱有效支撑顶底板、减小顶板回转、下沉和巷道底臌,保持沿空留巷围岩稳定;③ 沿空留巷围岩变形稳定后撤除作为加强支护的单体液压支柱。     

神经网络在锚杆支护方案优选及变形预测中的应用

根据综放回采巷道的特征，确定其锚杆支护形式优选需要考虑的因素为：围岩强度、煤层强度、巷道埋藏深度、围岩节理裂隙发育程度、采动影响、顶煤厚度、护巷煤柱宽度、巷道断面面积，这些因素和支护形式、支护参数一起对巷道围岩变形产生影响.根据巷道支护方案和围岩变形与其影响因素为非线性关系的特点，建立了综放回采巷道支护方案优选和围岩变形预测的神经网络模型，为支护设计和生产管理提供科学依据.     

正帮煤业辅运大巷围岩失稳破坏规律及控制技术研究

为解决正帮煤业11#煤层东西辅运大巷掘进初期围岩位移严重的问题,通过现场围岩表面位移、锚杆受力监测及理论分析,提出锚网索喷+反底拱锚注联合支护技术。采用优化支护方案的东西辅运大巷成巷10d后围岩表面位移速度趋近于0,顶底板累计变形量最大约为75mm,两帮累计移近量约为42mm,成功解决了其围岩失稳变形的问题。     

夹河矿深部煤巷围岩稳定性控制技术研究

为解决夹河矿深部开采时煤巷出现的围岩变形量大、支护体破坏严重等非线性大变形问题，采用现场工程调查、微观组构实验等手段，分析了巷道围岩破坏失稳主要是由于支护体与围岩在力学特性上的不耦合造成的。研究采用耦合支护非线性设计方法，得到锚网索耦合支护参数。现场试验表明，采用该设计方法进行锚网索耦合支护既能充分发挥锚网主动支护浅部围岩的能力，又能通过锚索调动深部围岩强度的支护能力，从而实现软岩巷道支护体与围岩在强度、刚度和结构上的耦合，发挥支护体与围岩共同承担荷载的作用，实现深部煤巷的稳定性．     

工作面支护与液压支架技术理论体系

工作面支护是安全高效综采的首要条件,液压支架是综采系统的核心。笔者和其合作团队持续30多年致力于综采工作面支护与液压支架技术理论的研究和实践,建立了综采工作面支护与液压支架技术理论体系框架,提出了液压支架与围岩耦合原理,建立液压支架与围岩耦合模型,分析了液压支架与围岩的强度耦合、刚度耦合和稳定性耦合规律,阐述了液压支架合理工作阻力、临界护帮力和支护系统稳定性控制策略,提出液压支架三维动态优化设计理论和方法,将围岩下沉、断裂等力、力矩以及边界条件的变化通过液压支架骨架模型传递和分解到具体的液压支架结构上,借助三维设计平台动态模拟仿真液压支架与围岩耦合作用的力学特征,优化得出对围岩最优支护效果的液压支架结构参数。提出液压支架系列型谱和工作面支护系统液压支架群组的自组织协同控制方法,将支护系统群组自组织协同控制分解为围岩自适应控制和队列保持推进控制两个控制线程,同步实现群体系统协调控制。建立了工作面支护设备技术标准体系。     

1201-2回风顺槽采空区下合理错距及围岩控制技术研究

为保障近距离煤层采空区下1201^-2回风顺槽围岩的稳定,基于巷道赋存情况,采用FLAC^3D数值模拟软件进行巷道与上覆采空区合理错距的分析,通过对比分析不同错距下围岩应力和塑性区发育,确定合理错距为20 m。结合数值模拟结果及巷道地质条件,设计巷道采用注浆短锚索+锚杆支护方案,并进行围岩变形量的观测分析。结果表明,巷道掘进期间围岩变形量小,围岩处于稳定状态。     

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。     

采动影响下破碎围岩巷道支护参数设计及其效果评价

针对采动影响下巷道围岩易发生底臌、片帮、顶板下沉等问题,以屯宝煤矿1193工作面回采巷道为工程背景,通过理论分析、现场实测相结合的方法进行分析研究。结果表明：在采动影响下,巷道围岩出现大范围的破碎、裂隙发育、挤压变形等现象；距工作面越近,巷道围岩受采动影响越大,巷道变形量越大,巷道顶底板相对变形量比两帮相对变形量大。为了控制巷道围岩变形,结合现场监测数据与工程经验,应用悬吊理论对1193工作面运输巷道进行了支护参数设计。工程实践表明,巷道支护参数设计后,有效控制了巷道围岩变形,能够满足巷道支护的要求。     

深井软岩巷道峰后特性支护技术研究

随着开采深度增加，巷道围岩趋于体现软岩的特征，因此深井软岩巷道支护的研究对指导现场施工具有重要意义。在现场实测的基础上，采用数据分析和理论依据相结合，对深井软岩巷道支护技术进行研究，结果表明，对于软岩巷道支护要充分发挥其软的特征，允许围岩进入塑性状态，发挥围岩自身的承载能力。在实测的基础上选择最佳二次支护时间，控制其二次变形量，在实践中取得了显著的经济效果。     

大断面泥岩巷道支护设计优化及应用

402104工作面运输顺槽属于大断面巷道,巷道围岩大部分为泥岩,岩性差,原支护设计下掘进过程和回采期间巷道围岩变形量大。本文针对402104工作面运输顺槽围岩具体的工程地质情况,对大断面泥岩巷道围岩变形破坏情况分析,对原支护参数进行了优化。监测结果表明新支护参数下的巷道围岩变形得到了有效控制。