基于数值模拟的巷道围岩的支护优化

以白象山铁矿为工程背景,针对该矿区内地表水系十分发育,矿床水文地质条件相对复杂,巷道稳定性受水的影响很大,围岩中节理裂隙构造多等问题,对原有的巷道支护方案进行优化。结合不同的围岩特性和地质条件,优化后的支护采取锚喷联合支护及二次耦合支护技术。最后通过数值模拟验证,优化后的支护方案效果良好。     

基于数值模拟的巷道围岩的支护优化

以白象山铁矿为工程背景,针对该矿区内地表水系十分发育,矿床水文地质条件相对复杂,巷道稳定性受水的影响很大,围岩中节理裂隙构造多等问题,对原有的巷道支护方案进行优化.结合不同的围岩特性和地质条件,优化后的支护采取锚喷联合支护及二次耦合支护技术.最后通过数值模拟验证,优化后的支护方案效果良好.     

基于模糊聚类分析的回采巷道围岩分类与支护研究

西石门铁矿回采巷道围岩变形破坏严重，破坏形式复杂。影响回采巷道围岩稳定性的主要因素是岩石强度、地应力、岩体完整性、采动影响等，以这些因素为分类指标，根据模糊聚类分析原理，采用VB6.0语言建立分类程序，把西石门铁矿回采巷道围岩分为非常稳定，稳定，一般稳定，不稳定和极不稳定等5类。针对不同类别的巷道围岩分别提出相应的支护方案。     

基于模糊聚类分析的回采巷道围岩分类与支护研究

西石门铁矿回采巷道围岩变形破坏严重,破坏形式复杂。本文通过对西石门铁矿的现场调查,得出影响回采巷道围岩稳定性的主要因素,并以这些因素为分类指标,根据模糊聚类分析原理,采用VB6.0语言建立分类程序,对西石门铁矿回采巷道围岩进行分类。在回采巷道围岩分类的基础上,本文又进行了回采巷道支护方法研究,针对不同类别的巷道围岩分别提出相应的支护方案。     

巷道围岩稳定性评价及应用

为预测巷道围岩稳定性,进一步优化5201运输平巷支护方案,通过建立模糊综合评判的数学模型,选择巷道顶板强度,煤层强度,底板强度,岩体完整性指数,巷道埋藏深度,本区段采动影响和相邻区段采动影响7个因素作为围岩分类指标,求解模糊综合判别矩阵,确定围岩指标权重和围岩的隶属程度。结果表明:5201运输平巷对5种类别围岩的隶属程度分别为0.184 6,0.211 7,0.186 6,0.177 6,0.239 4,其中Ⅴ类围岩的隶属程度最大,得出5201运输平巷为Ⅴ类极不稳定围岩;采用优化后的支护方案,经过矿压观测得到两帮最大移近量为220 mm,顶、底板最大移近量203 mm,围岩控制效果显著。     

1301工作面回采巷道围岩分类及控制技术应用

为掌握1301工作面回采巷道的围岩稳定性,采用围岩力学测试的方式进行顶底板岩层物理力学参数测定,结合围岩稳定性分类标准,确定胶带顺槽围岩属于Ⅳ类不稳定围岩,基于围岩分类结果,巷道采用锚杆(索)+金属网+钢筋梯子梁的支护方式,并进一步进行各项支护参数的设计。结果表明:巷道在该支护方案下,掘进期间围岩变形量小,保障了围岩的稳定。     

基于软岩巷道围岩分类的支护方案优化

针对软岩巷道难支护等问题,综合分析围岩稳定性影响因素及软岩巷道围岩控制理论,建立了软岩巷道围岩稳定性综合分类表及支护参数取值建议表;采用FLAC3D数值模拟软件,揭示了不同围岩类别的巷道在不同支护设计下围岩塑性区演化规律及变形破坏特征,优化各类围岩支护方案。根据软岩巷道围岩综合分类表及支护参数取值建议表,提出了穿脉运输巷支护与修复加固技术方案;现场监测结果表明,修复加固方案能有效控制巷道变形,该围岩分类表及支护参数取值建议表在软岩巷道支护设计与施工中具有较好的工程应用价值。     

极近距离煤层回采巷道围岩分类与支护研究

为探究极近距离煤层回采巷道围岩稳定性类别与支护方式,用数学方法综合评价围岩稳 定性类别。 采用模糊综合评判法建立数学模型,选择围岩自身性质和应力环境等影响因素作为 围岩分类指标,求解模糊综合判别矩阵、指标权重和围岩隶属程度;运用灰色关联度分析法对围 岩稳定性类别进行验证,并提出相应的巷道支护方式。 结果表明,极近距离煤层回采巷道对Ⅰ— Ⅴ类围岩的隶属度分别为0.1846、0.2117、0.1866、0.1776、0.2394,其中Ⅴ类围岩隶属程度最 大,与验证结果相一致。 围岩属于Ⅴ类极不稳定围岩,极近距离开采导致顶板破碎,巷道承受荷 载较小,采用U形钢梁棚支护,矿压观测显示巷道支护效果显著。     

高承压水作用下突水巷道注浆恢复与支护技术

基于白象山铁矿-390 m巷道过F4断层发生突水后的工程地质条件,提出地面注浆技术方案,对突水巷道进行注浆堵水恢复。基于隧道地震波勘探和瞬变电磁法超前物探结果,提出超前管棚预加固技术方案,保证了巷道通过F4断层过程中围岩的稳定与施工安全。针对后期承载和高抗渗性的要求,通过数值模拟分析确定了型钢支架与网喷初次支护、二次衬砌支护结构型式与技术参数,并通过预埋的注浆管对衬砌壁后及破碎围岩进行二次补强注浆加固,保证了高承压水作用下突水巷道围岩与支护结构的长期稳定和安全。     

厚煤层综放工作面煤巷围岩稳定性分类及支护优化研究

为对11602工作面运输巷围岩稳定性进行分类,通过现场钻孔取芯窥视、实验室物理力学实验和理论计算相结合的方式,确定围岩等级类别。根据运输顺槽在原有支护方案下存在的问题,结合围岩分类结果进行支护参数的具体优化;支护方案优化后,对工作面回采期间巷道表面位移进行持续监测,以验证支护优化后的围岩控制效果。结果表明:工作面直接顶K2灰岩质量级别为Ⅱ级;直接顶砂质泥岩质量级别为Ⅲ级;基本顶K_2灰岩质量级别为Ⅱ级,综合确定回采巷道的围岩稳定性为Ⅳ类不稳定围岩;运输顺槽采用优化的支护方案后,巷道掘进期间顶底板变形量最大值为150 mm,两帮的移近量最大值为130 mm,解决了围岩变形量大的问题,保障了回采巷道围岩的稳定。     

逆断层影响区域破碎巷道稳定性控制对策分析

福建马坑铁矿中矿段区域矿体受到贯穿逆断层影响,近断层区域岩体稳定性较差,从而导致巷道支护难度大、多次返修等问题。针对该问题,通过采用现场超声波测试,利用波速梯度最大数值作为松动圈范围判别准则,确定该巷道的松动圈范围1.6m~1.8m;结合现场踏勘、岩体质量分级与理论计算结果,提出近断层区域巷道支护方案,即树脂锚杆+金属网+喷射混凝土+钢拱架联合支护方式,树脂锚杆长2.5 m,锚杆间排据均为1.2 m,喷射混凝土厚度为100 mm,采用数值模拟方法,进行支护参数优化方案与现场支护方案对比,模拟结果显示,优化的支护方案可控制围岩变形,提高围岩自稳能力,具有良好的支护效果。     

基于模糊聚类综合分析的煤巷围岩稳定性分类研究

为研究近距煤层煤巷围岩稳定性分类及支护参数的合理选取,选取相似地质条件矿井的巷道围岩力学性质参数作为分析样本,并依据模糊-聚类综合评判法,通过MATLAB软件中的FCM工具函数进行围岩稳定性分类研究；并结合矿井概况,提出巷道支护参数优化方案,通过围岩变形监测对优化方案进行验证。结果表明：神州煤业一采区运输巷属于第Ⅳ类不稳定巷道,模糊综合评价的结果对巷道支护参数的选取和围岩变形具有可靠的指导作用。     

沿空掘巷非对称性差异化支护技术研究

针对2103工作面沿空掘巷巷道围岩变形量大,矿压显现明显,煤柱侧与实煤体侧巷道围岩呈非对称变形问题,采用数值模拟分析确定工作面留设煤柱的合理宽度为5 m,同时利用钻孔成像技术对巷道围岩裂隙变化情况进行分析,得出实煤体侧和煤柱侧巷道围岩松动圈范围分别为1.8～2.2 m、1.5～2.4 m,据此提出非对称性差异化支护方案。支护方案优化后,通过对巷道围岩顶底板及帮部位移量变化情况和岩层裂隙发育情况进行监测,监测结果巷道在采用优化后支护方式后,80%锚杆受力在20～60 kN;巷道两帮位移变化量在75～95 mm,巷道顶底板移近量在43～95 mm,巷道围岩裂隙发育大部分集中在距围岩表面深度1.1 m以内。应用结果表明:该支护方案能够有效控制沿空掘巷巷道围岩变形,为类似条件下巷道支护提供了较大的参考价值。     

夜场坪钼矿巷道支护分级试验研究

针对矿岩软破、稳定性差异较大的情况,综合考虑矿岩性质、应力环境、巷道使用功能、巷道服务年限4个主要影响巷道支护形式的因素,运用多指标综合分类法对巷道进行支护分级,并制定相应的支护方案。该分级方法在夜场坪钼矿巷道支护中得到应用,结果表明,巷道支护分级能快速确定各采场工程体所需要的相应支护方案,并能保证巷道的稳定性。     

煤矿TBM掘进巷道围岩时效变形分析及支护参数优化研究

针对煤矿TBM掘进巷道围岩长期稳定性问题,以淮南矿区张集矿TBM掘进某瓦斯抽采巷为工程背景,开展了巷道围岩时效变形分析及支护参数优化研究。通过在TBM掘进巷道施工现场钻取砂质泥岩岩样,开展蠕变试验,获得CVISC蠕变参数|在数值模拟软件中引入CVISC蠕变模型,对不同支护工况下TBM掘进巷道围岩进行为期100d的蠕变变形模拟,获得各支护工况下巷道围岩时效变形特征和应力场及塑性分布区的演化规律|基于数值模拟结果,将优化后的锚杆+钢筋网联合支护体系应用于TBM施工巷道,并对TBM施工巷道进行围岩变形监测和锚杆轴力监测,现场实测结果表明采用的优化支护方案可有效控制围岩变形,且巷道稳定性较好。     

深部地压控制技术与采场优化支护研究

为了合理有效地对深部地压进行控制，选取某矿作为研究对象，通过现场调研现有的主要支护手段，建立了分级支护模型，对巷道支护进行了设计。研究结果表明：U 型钢拱架、喷射混凝土、锚网和锚杆为目前的主要支护方式；在稳定性一般或较好的采场，单位面积所需锚杆为 0.67 根/m²，锚杆网度可适当调大为 1.5~2.0 m×1.5~ 2.0 m；若围岩过于破碎时，锚杆网度应严格按设计施工；根据巷道矿岩的工程质量，然后结合巷道使用时间、暴露面积及影响程度，得到支护等级指标 RQ 值，根据 RQ 值将巷道支护分成 5 级，最终确定各采场支护形式及支护参数，为深部安全高效开采提供科学依据。     

大断面软岩斜井高强度钢管混凝土支架支护技术

查干淖尔矿主斜井泥岩段围岩变形量大,速度快,巷道支护困难,结合主斜井泥岩段膨胀性软岩的工程地质条件和围岩变形特征,并结合主斜井泥岩段的巷道围岩变形特点,设计了高强度钢管混凝土支架支护方案,其中,巷道断面采用马蹄形,钢管混凝土支架主体钢管选用194 mm×10 mm无缝钢管,充填C40钢纤维混凝土,辅助金属网支护和混凝土喷层支护。通过数值分析可知,主斜井泥岩段开挖后及时施加钢管混凝土支架支护方案,钢管混凝土支架承载能力大,能够提供强大的支护反力,限制巷道围岩向巷道空间的移动,保证巷道围岩稳定和支护结构可靠。通过巷道施工和现场监测分析可知,大断面软岩巷道高强度快速支护方案易于施工,能够维持主斜井泥岩段软岩巷道围岩的稳定。     

港里铁矿软破围岩巷道支护方案研究

针对港里铁矿的软破围岩巷道存在的自稳性差、维护难度大的问题,对其巷道支护方案进行了研究。基于围岩与支护的相互作用,探讨了软破围岩巷道变形破坏机理和特征,确定了适用于其工程特点的支护技术。采用物理相似模拟和三维数值模拟等实验方法,对不同支护条件下,巷道围岩的应力、应变的变化规律进行了实验研究,并提出了相适合的支护方案。工程实践表明:采用该支护方案能够有效地控制巷道地压,提高巷道的抗变形能力,延长了巷道的安全稳定期。     

深部高应力软岩巷道变形特征及支护技术研究

以贵州土城煤矿141713运输巷为工程背景，针对该矿运输巷深部高应力软岩难支护问题，通过现场调研该巷道破坏特征、实验室用多功能粉末X射线衍射仪分析围岩成分，分析总结该巷道破坏机理，得出围岩强度低、黏土矿物占比大、支护方式不合理、采动影响、高应力和围岩渗水是该巷道变形破坏的主要原因。针对巷道破坏特征和机理提出“锚杆/索+钢筋网+注浆+U型钢棚”联合支护方案，并通过理论分析、数值模拟分析和现场实测验证。通过数值模拟支护后，巷道顶板最大下沉量和巷道最大底鼓量分别从160mm和60mm减小至45mm和40mm|巷道两帮最大移进量从60mm减小至14mm|最大主应力由24MPa增加到28MPa。现场监测结果表明，支护后巷道断面最大收敛率为9.87%，巷道围岩变形量在可控范围内，支护效果明显。