基于预应力衰减的桁架锚索联合支护技术

为了研究大断面煤巷在桁架锚索作用下锚固区的受力情况,建立力学模型分析了预应力衰减对锚固区中性轴位置的影响,得出桁架锚索支护条件下顶板岩梁内中性轴的分布规律;同时,采用FLAC数值模拟软件对新元煤矿西三中间巷三种不同支护效果进行计算,得出桁架锚索支护具有明显优越性。结果表明,水平预应力F随着桁架锚索与锚索水平弯曲点距离x的增大而逐渐衰减。同时,与普通锚杆索支护相比,预应力桁架锚索联合支护的中性轴下移,引起拉应力区的范围减小,煤巷顶板下沉量和两帮移近量也相应的减小8%。     

大变形巷道组合锚索支护力学模型及应用

运用材料力学、弹性力学等理论,建立了单体锚索支护和组合锚索支护两种不同锚索支护方式作用下巷道顶板固支梁力学模型,研究了两种支护方式下巷道顶板的受力状态与挠度特征,结果表明:与单体锚索支护相比,组合锚索支护时巷道顶板的固支端及顶板中部的弯矩显著降低,顶板的挠度明显减小。在此基础上,在山西韩家洼矿22206工作面运输巷开展了现场组合锚索支护试验,现场矿压监测结果表明:组合锚索支护形式下的巷道顶板下沉量和顶板离层值较单体锚索支护分别降低了53.8%和56.3%,巷道顶板支护状况得到很大的改善,取得良好的支护效果。     

特大断面碎裂煤巷顶板弹性基础梁模型研究

为揭示特大断面碎裂厚煤层巷道破坏机制,并对围岩进行有效控制,运用Winkler弹性地基梁理论,建立了巷道顶板弹性基础梁力学模型,推导出了煤巷顶板下沉量、顶板岩梁弯矩的特征函数公式,分析了顶板下沉量、顶板岩梁弯矩随巷道跨度的变化关系,并在东坡煤矿进行现场应用。现场实践表明:依据该模型计算结果,选用新型预应力桁架锚索支护系统进行现场巷道维护,有效解决了碎裂厚煤层巷道的围岩控制问题,证明了该模型的合理性。     

特大断面厚煤顶开切眼复合桁架锚索围岩控制技术

针对五家沟煤矿断面达9.0m宽,3.5m高的留厚煤顶特大断面切眼支护难题,采用复合桁架锚索支护系统对该综放面切眼进行支护。结合现场实际的地质条件确定了锚索长度、锚索角度、孔口帮距等主要的支护参数,形成了最终的支护方案。运用数值模拟软件对原支护方案和现支护方案进行了数值模拟分析对比,分析得出采用预应力复合桁架锚索支护系统控制该特大端面开切眼围岩是安全可靠的。该支护方案在现场5203综放面开切眼试验取得成功,巷道断面收敛率小,为相似地质条件下的厚煤顶特大断面开切眼围岩控制提供了借鉴意义。     

基于偏应力分布特征的综放区段煤柱宽度研究

针对王家岭煤矿20 m宽煤柱条件下回采巷道大变形控制难题,运用数值模拟方法,研究了顶板煤岩体偏应力第二不变量分布及迁移演化规律,得出203盘区相邻综放区段间煤柱合理宽度为4~8 m,且回采巷道煤柱侧顶板需要进行强化支护的结论。现场试验8 m宽煤柱,采用槽钢桁架锚索与单体锚索平行布置非对称支护技术支护20321综放工作面回风巷,顶板最大下沉量为102 mm,煤柱宽度留设合理。     

采动煤巷顶板破坏机理及双向控制技术研究

为解决王家岭矿采动影响煤巷顶板离层错动支护难题,现场钻孔窥视分析典型煤巷顶板离层错动破坏情况,建立了顶板煤岩层离层错动的力学模型,给出了产生离层错动的力学判据;提出了高预应力锚索桁架结构,阐述了锚索桁架的双向控制机理,并针对王家岭矿采动煤巷设计出合理的顶板双向控制方案,现场工业性试验取得了较好效果。     

桁架锚索支护技术在大断面巷道支护中应用

针对13031切巷大断面在采用原支护方式情况下出现巷道顶板下沉量和巷道两帮位移量增大,巷道变形较为严重等问题,结合复合桁架结构锚索支护技术原理,并采用FLAC3D进行数值模拟,确定采用桁架锚索的长度及桁架搭接长度等合理技术参数,按照参数对巷道支护方案进行优化设计并在现场实施,根据现场观测及实施效果表明,采用复合桁架锚索技术支护后,巷道顶板下沉量为87mm,巷道两帮位移量为46mm,巷道围岩变形量未超过规定要求,达到了控制巷道顶板的要求。     

锚索桁架支护在软岩煤巷掘进中的应用

为了提高软岩煤层掘进巷道顶、帮部支护效果,降低支护成本费用,保证巷道掘进安全,同煤集团四老沟煤矿机掘一队,在施工8106顶抽巷时提出了锚索桁架支护,施工期间未发生顶板破碎、煤壁片帮现象,保证了巷道安全快速掘进。     

冲击地压巷道桁架锚索支护原理与实践

针对冲击地压巷道围岩难以控制的问题,提出采用桁架锚索-锚杆联合支护冲击地压巷道。采用理论分析、现场实践相结合的方法,研究桁架锚索支护冲击地压巷道的原理。运用材料力学、岩体力学理论,建立锚索支护巷道的力学模型,对比研究普通单体锚索和桁架锚索支护冲击地压巷道抗冲效果。研究表明:普通单体锚索难以适应巷道围岩和锚杆的变形而先行破坏,锚索-锚杆支护体系被各个击破,从而导致冲击地压发生;相对于单体锚索,桁架锚索锚固区围岩最大拉应力降低Fsinα+F,最大剪应力降低Fsinα,变形量增加ckcosα,并一定程度上能够实现桁架锚索-锚杆协同防冲支护;能量理论分析表明,桁架锚索支护系统比普通锚索支护系统要多吸收D(22 2a/cosa+2c-2a)能量,抗冲震级也加大。现场应用表明,桁架锚索-锚杆联合支护能够有效地防止巷道冲击地压的发生。     

沿空送巷超薄复合顶板锚网锚索支护综合技术研究与应用

通过对沿空送巷的超薄复合顶板深入、细致的现场调查与地质力学分析和巷道锚杆支护参数进行了计算,确定使用锚杆锚索、锚索梁、钢带联合支护新技术,在高强锚杆、锚网、钢带、帮顶锚索梁联合作用下,很好控了制帮、顶岩(煤)体变形的进一步发展,使巷道在支护体系内逐渐趋于稳定,并取得了很好的应用效果.     

中空注浆锚索在高地应力松软煤巷中的应用研究

高强度中空注浆锚索与高性能锚杆相结合的组合控制技术,能有效控制高地应力松软煤巷等该类巷道出现的巷道失稳问题.某矿3313综放工作面回风平巷在深部掘进时出现围岩变形量大、支护失效等问题,高地应力、围岩性质差和原始锚杆支护参数的不合理是导致巷道失稳的主要因素.针对该巷道特点,采用高预应力锚杆(索)支护条件下围岩适当让压、中空注浆锚索注浆以改善顶板大范围内围岩力学性质等技术,有效控制了围岩塑性区发育、提高了顶板围岩强度并改善了锚杆受力状态.现场工业性试验表明:与前期掘进巷道相比,围岩松动区缩小为1 m左右,顶板、底板及两帮的变形量分别下降了63.6%,53.3%和51.7%,高地应力松软煤巷的围岩变形得到了有效控制.     

顶板离层仪在煤巷补强锚索支护中的应用

以某煤巷为依托,提出顶板下沉监测与理论计算结合的设计方法,对锚索参数进行设计,并将其付之实际。监测结果表明,锚索支护参数设计合理,可保证煤巷顶板的稳定性,对煤巷支护设计具有一定的工程参考价值。     

三软煤巷锚(索)梁网支护技术研究

皖北矿业集团孟庄矿3—1煤顶底板软岩煤巷锚(索)梁网支护以地应力评估为基础，考虑生产技术条件，根据工程类比和工程量测法优化确定锚梁网支护参数，与U型钢棚式支护相比较，每1m可节省投资620元，且锚梁网支护施工速度快、劳动强度低，巷道稳定性好，具有显著的经济效益和应用价值。     

碎裂厚煤顶桁架锚索主动支护技术及其现场应用

针对庞庞塔煤矿断面达7.8 m的留顶煤切眼的支护难题,采用桁架锚索支护系统对综放切眼进行支护。通过实验室理论分析和相似条件下的工程类比法,确定了桁架锚索主动支护系统的锚索长度、锚索角度、孔口帮距等主要支护参数,最终确定了合理的支护设计方案。该支护方案在庞庞塔10101综放工作面试验取得成功,为相似地质条件下的厚层破碎煤层开采提供了借鉴经验。     

窄煤柱沿空掘巷锚网梁索支护技术研究

根据沿空掘巷的技术特点,采用理论推导分析和数值模拟方法得出窄煤柱沿空掘巷合理煤柱宽度并优化了支护参数,对锚网梁索联合支护效果进行了监测与分析。矿压监测结果表明,支护设计合理,巷道围岩变形在工程允许范围内,满足了安全生产需要,为采动影响下沿空掘巷提供了科学的方案,获得了较好的实践经验。     

红庙矿护巷煤柱合理留设宽度及支护结构研究与应用

针对赤峰市元宝山红庙矿2621运输顺槽保护煤柱留设问题,通过室内试验测定了煤、岩体的力学参数,采用极限平衡理论与数值模拟相结合手段,分析了围岩的位移和塑性区变化,最终确定了煤柱的合理宽度及巷道支护方案。研究结果表明：煤柱宽度越大,巷道与采空区塑性区范围、位移量越小,巷道越稳定,并最终确定煤柱留设宽度为25 m;2621运输顺槽巷道采用强力约束小煤柱的方法进行加固,即锚索+大钢板+注浆+喷射混凝土的联合加固方法,使得顶底板移近量减少50.3％,左右帮收敛量减少81.0％,说明设计方案可有效控制巷道变形。     

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。     

蹬空条件下巷道锚杆锚索联合支护的应用

针对淮南矿业集团张集煤矿1214(3)上提工作面、1214(1)工作面巷道在采空区上部掘进受采动影响大,使用架U29钢直墙半圆拱支架成本高、工序复杂、巷道维修量大的特点,采用锚杆锚索联合支护技术,并结合顶板岩性局部变化的特性,有效地对蹬空掘进巷道周边围岩进行了加固,取得了较好的技术突破和经济效益。     

北岭矿4号煤主要巷道支护设计研究

分析了北岭矿4号煤层主运大巷和辅运大巷支护存在的问题,在研究了4号煤层巷道围岩条件的基础上,通过分析其松动圈的范围,确定其围岩属于Ⅳ类围岩（不稳定围岩）。采用工程类比法,对北岭煤矿4号煤层主运大巷和辅运大巷的支护方式、锚网索支护参数等进行了设计,确定了采用锚杆支护方式,顶部结合W钢带（钢筋托梁）、网和锚索提高支护强度的支护方案,并明确了锚网索支护各项参数。方案设计完成后,在4号煤层辅运大巷选取了100 m巷道进行效果验证,重点观测了试验巷道表面位移、锚杆锚索锚固力及巷道顶板围岩深部基点位移。观测结果表明,设计的巷道支护参数能够对4号煤巷道围岩进行有效控制,方案符合设计标准要求。     

“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。