浅析煤矿深井高应力软岩巷道支护技术

煤炭在我国经济建设与运行中占据着重要地位。由于我国浅部煤层资源日渐枯竭,我国很多煤矿不得不在地质条件复杂、岩层结构软弱的煤田进行深层煤炭开采,从而经常出现巷道掘进支护与维护问题。文章就煤矿深井高应力软岩巷道支护技术展开研究,论述了深部高应力软岩巷道变形破坏机制、煤矿深井高应力软岩巷道支护技术原理以及煤矿深井高应力软岩巷道支护技术的工程实践,希望能为煤矿资源的开发利用带来些许帮助。     

深井高应力软岩巷道让均压加固技术研究

深井高应力软岩巷道支护难度较大,传统的支护方式难以控制围岩稳定。针对云驾岭矿深井轨道巷变形破坏特征及地质条件,通过理论分析,提出了巷道让均压支护理念,即通过让压环实现全断面锚杆、锚索受力均衡,设计了一次锚网索让均压支护和二次注浆加固的综合支护方案。现场工业性试验表明,拱形巷道拱肩部锚杆、锚索让压环首先让压变形,随后向顶部转移;锚杆让压极值为15t,锚索让压极值为18t。结果表明南翼轨道巷变形破坏得到了有效的控制。     

深井煤柱区下位采动高应力软岩巷道匹配支护研究

以深井煤柱区下位采动高应力大变形软岩巷道为研究对象,通过现场勘察总结出高应力软岩巷道的变形破坏特征和基本规律,分析了深井煤柱区高应力巷道和受下位采动影响的巷道围岩变形力学机制,根据高应力软岩巷道的支护特点,提出了科学合理的匹配支护对策.     

置孔释压支护模型在高应力软岩巷道中应用研究

通过对高应力软岩巷道破坏机理进行分析,建立了置孔释压支护模型(围岩-置孔释压材料-金属支架),分析了置孔释压支护原理,提出了高应力软岩巷道置孔释压支护技术;并利用RFPA软件,对矩形巷道支护前后巷道围岩破坏演化过程进行了模拟。结果表明:无支护时巷道是以两帮压裂为主的整体破坏;采用钢棚支护后,帮与底的破坏诱发顶板大范围离层、冒落,钢棚被压垮;采用置孔释压支护后,围岩应力通过释压材料压缩得以释放,巷道表面无明显变形,支架完整。研究表明置孔释压支护能够降低围岩应力,提高巷道稳定性,为高应力软岩巷道安全支护提供了一种新技术。     

深井煤柱区下位采动高应力软岩巷道匹配支护研究

以深井煤柱区下位采动高应力大变形软岩巷道为研究对象，通过现场勘察总结出高应力软岩巷道的变形破坏特征和基本规律，分析了深井煤柱区高应力巷道和受下位采动影响的巷道围岩变形力学机制，根据高应力软岩巷道的支护特点，提出了科学合理的匹配支护对策。     

高应力软岩层巷道空帮让压复合支护研究

针对耿村煤矿12180工作面高应力软煤层巷道支护现状及围岩特点,分析了高应力软岩巷道支护原则.经过实践,采用空帮让压技术控制高应力软岩动压巷道,使巷道形成了"围岩-支护结构" 的共同作用体,巷道的安全性和支护状况得到显著改善,同时降低了巷道的维护费用,取得了良好的工程效果和经济效益.     

深部高应力软岩巷道刚柔耦合支护技术研究

为解决高应力软岩巷道支护难题,以北京长沟裕矿为研究背景,在分析巷道围岩破坏特征的基础上,提出了置孔释压刚柔耦合一次成巷技术,将释压材料放置于大刚度支架背部与柱脚处,形成围岩与支护的耦合作用。利用FLAC~(3D)数值模拟技术,对比分析原支护方案与置孔释压支护方案。研究结果表明:置孔释压支护方案能够有效释放巷道围岩高应力,巷道围岩基本处于弹性状态,围岩整体变形量小,自承能力强。现场实践验证了置孔释压刚柔耦合支护技术的可行性,为高应力软岩巷道支护提供新方法、新思路。     

高应力软岩巷道围岩变形机理及支护技术研究

针对赵固二矿深部高应力软岩巷道围岩变形量大、支护体破坏严重和巷道多次维修的难题,采用实验室测试、理论分析和现场实测的方法,研究了高应力软岩巷道围岩变形机理。研究表明:巷道开挖后短时间内围岩较完整,在高应力、风化和水化共同作用下,巷道浅部围岩力学性质发生了变化,强度迅速降低,围岩变形急剧增加;当支护阻力达到在一定范围时,可有效抑制围岩变形,超过此范围不断增加支护阻力,不能改变围岩的塑性区范围和围岩变形量。提出了以锚网喷一次支护,并预留520mm让压量,工钢棚二次支护为技术核心的围岩控制方案。现场实践表明:该方案对赵固二矿高应力软岩巷道围岩变形的控制效果较好。     

用联合支护技术修复高应力软岩破碎巷道

根据一平硐矿软岩巷道的破坏形式与特征,分析了巷道破坏的原因,提出在修复高应力软岩破碎巷道时,采用锚注+网、喷+钢丝绳骨架联合支护形式,并介绍了其主要技术参数的选择及施工工艺过程。井下试验表明,采用联合支护形式修复高应力软岩巷道,不仅取得了较好的支护效果,减少了巷道维护量,而且获得了较好的技术经济效益。     

深井高应力巷道支护参数优化研究

为解决深部高应力巷道支护困难的问题,在分析深井多煤层联合开采过程中巷道受上部煤柱及采动影响特征的基础上,系统分析了高应力巷道矿压显现及支承压力分布规律。结果表明,锚杆支护系统应该保证围岩处于弹性或弹塑性范围内,且其变形特性必须适合围岩变形特性的要求。据此提出采用让压锚索和让压锚杆支护技术,工程实践表明:采用让压支护技术后巷道变形量减小50%左右,顶底板平均移近速度为4.32 mm/d,两帮平均移近速度为2.70 mm/d,有效控制了深部高应力巷道围岩变形。     

深井断层破碎带穿层软岩巷道锚网索耦合控制对策

旗山矿开采深度近千米,随着开采深度的增加,在高地应力、特别是在水平构造应力和断层切割条件的影响下,巷道围岩出现顶沉、帮缩和底鼓等大变形破坏现象,其中顶沉及帮缩量最大处超过1 100 mm,原有支护很难控制巷道围岩稳定性,严重影响和制约了煤矿的安全生产。基于此,以旗山矿千米深井断层破碎带穿层软岩巷道为例,详细分析了巷道破坏特征及主控因素,得出了高应力膨胀型软岩巷道的破坏力学机制,提出了注浆+非对称锚网索+底角锚杆耦合支护控制对策,实现支护体与围岩在强度、刚度和结构上的耦合,从而达到控制深部软岩巷道稳定的目的。上述成果在现场进行了应用,监测结果表明耦合支护对深部高应力断层破碎带穿层巷道的稳定性起到很好的控制效果。     

高应力条件下煤巷变形失稳分析及防治对策

对高应力条件下的煤巷变形特点进行了描述。淮北杨庄矿IV528回采巷道位于垂深-720 m处,巷道部分采用了锚杆及w钢带支护,由于该段地质应力集中,裂隙、断层发育,巷道顶、底板破碎,掘进巷道经常要进行重复返修,安全隐患大。为此,经过不断分析、总结,摸索出了软岩支护的一套方案,有效地遏制了巷道的变形,实现了安全生产。     

断层构造带高应力软岩巷道支护技术

根据泉店煤矿深部开采的地质条件,针对位于断层构造带的高应力软岩巷道的变形破坏特征,并采用实验室理论分析方法深入研究了在断层构造影响下高应力软岩巷道支护承载结构失稳破坏原因,研究提出新型高强稳定型支护技术。此技术采用带梁锚索对高强锚网支护承载结构进行结构补偿,以提高承载结构的承载能力和结构稳定性。该技术在现场进行了工业性试验,成功应用于泉店煤矿巷道支护实践。     

深部软岩巷道围岩变形特征及数值模拟分析

针对深部煤矿开采条件下软岩巷道围岩出现持续流变时间长、变形大、地压高、巷道难以维护等特点，首先分析了深部软岩巷道变形特征，采用FLAC^3D数值模拟软件，分析了不同埋深条件下巷道围岩垂直应力分布、水平应力分布以及巷道围岩塑性区扩展规律。研究得出，深部软岩巷道的围岩岩块呈松散破碎形态，相互翻转和滑移，岩体的模量和强度低；随着巷道埋深的逐渐增加，巷道围岩应力集中系数逐渐减小，巷道垂直、水平应力峰值逐渐变大，塑性破坏范围扩展速率逐渐增加。研究为深部软岩巷道支护提供理论基础。     

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。     

深部高应力软岩巷道围岩整体锚注技术研究

针对平煤股份四矿三水平东专回下山埋深大、围岩软弱、地应力复杂以及破坏严重的现状,以“深部软岩工程的耦合支护理论”和“软岩巷道滞后注浆围岩控制理论”为指导,对破坏成因进行科学分析,尝试采用锚网索喷、注浆锚杆、注浆锚索以及组合砂浆锚索多种支护技术依据耦合作用时机分步加载于巷道围岩,探索出了适用于加固深部高应力软岩巷道的一项围岩整体控制支护技术,通过多种支护型材和注浆共同作用在浅部及深部形成多层结构体系,增强了围岩主动支护能力和自身承载能力,很好地控制了巷道变形,解决了长期以来高应力软岩巷道反复维修的恶性循环问题。     

深井软岩巷道锚注支护结构承载特性

由于受深部高应力的作用，唐口煤矿埋深达1030 m处于软岩地层中的井底车场硐室和巷道均发生了严重的变形破坏，短期内大部分丧失其安全使用功能.针对此情况，提出了锚喷和锚注支护结构，运用相似材料模型进行了试验研究，得到了巷道在不同支护条件下围岩的变形与稳定规律，揭示了唐口煤矿深井巷道顶底板围岩的变形破坏特征.试验结果表明，锚注联合支护结构能够较好地满足深部高地应力作用要求，为同类巷道的支护提供了有效途径.     

断层构造带高应力软岩巷道支护技术研究

由于受到动压影响,矿井深部软岩巷道的围岩控制始终是矿山和岩石力学中的难题之一,特别是断层构造带的软岩巷道极易受到破坏,支护尤为困难.针对泉店煤矿东翼2条运输大巷的破坏特征,提出了二次高强补强支护技术方案,通过改善巷道围岩的各项力学参数提高围岩自身强度,有效抑制了巷道顶板的离层及围岩变形,取得良好的支护效果.     

向斜轴部高压力区巷道支护技术的研究与治理

随着矿井开采深度的增加,特别是在深部靠近向斜轴部的两翼附近,断层构造发育,围岩破碎,地质应力集中,掘进巷道开挖后变形速度快,前掘后修,影响到掘进巷道安全,更无法形成采煤工作面。鄂庄矿通过对深井应力集中区掘进巷道压力与围岩应力的分布机理进行分析,采取了有效的综合防治措施,取得了较好的支护效果。     

高应力软岩巷道预留刚隙柔层支护技术

高应力软岩是一种在高应力环境下强度低、流变性强的的工程软岩体。在这些岩体中掘进巷道显示出来的变形特征与硬岩巷道截然不同。预留刚隙柔层支护在高应力软岩巷道支护工作中起到了有效释放巷道变形能量和控制巷道变形的作用。通过剖析预留刚隙柔层支护中的刚、柔层耦合关系以及耦合支护与围岩的相互作用,对预留刚隙柔层的支护机理做了深入的研究。据此,最后对预留刚隙柔层支护中材料及参数的选择方法给予详细的论述,为高应力软岩硐室的预留刚隙柔层支护提供了合理的设计方法参考。