高地应力破碎软岩巷道强化控制技术研究

为解决高地应力破碎软岩巷道长期大变形问题.针对其地质条件复杂和影响因素多变的特点,提出以高预拉力、高强度、高刚度"三高"锚杆为主体的软岩巷道强化支护控制体系,主要包括锚杆支护承载性能强化、巷道破裂围岩体强度强化和围岩承载结构强化等3个方面.该支护体系有机地将超强锚杆、锚喷技术、滞后注浆、U型钢改良及壁后充填技术结合在一起.通过数值计算,模拟了不同注浆深度及不同应力补偿水平下围岩变形情况,对比分析了不同支护形式下的巷道变形破坏,为现场施工和关键部位加强支护提供参考.     

林南仓矿软岩巷道支护技术研究

随着林南仓矿开采深度的增大,巷道所处应力水平不断增大,巷道矿压显现剧烈,围岩变形严重,尤其是高应力条件下的泥质软岩巷道支护变得越来越困难。通过对林南仓矿高应力下深部软岩巷道破坏机理,巷道围岩矿物成分和主要围岩物理力学性质的分析,提出了采用拱顶锚杆前期临时后期永久支护、金属拱形支架、壁后混凝土充填、墙体补强锚索和注浆锚杆耦合协调支护,对巷道变形进行有效控制。通过FLAC3D数值模拟,确定了林南仓矿深部高应力软岩巷道围岩的变形破坏特征,并验证支护设计的可行性和优化支护参数。通过巷道变形监测,表明新型支护体系有效地控制了深部软岩巷道围岩的大变形和底臌,维持了巷道的长期稳定,取得了良好的技术经济效果。     

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。     

深部高应力穿层巷道变形机制及支护技术研究

针对深部高应力穿层巷道围岩变形控制难题,采用理论分析和数值计算等方法,研究穿层巷道围岩变形破坏机制及支护技术。研究结果表明:1)穿层巷道变形破坏具有不均匀性、非对称性和支护体与围岩的不耦合性,巷道以剪切变形破坏为主,拉伸破坏较少,且拉伸破坏主要集中在巷道浅部围岩。2)穿层巷道处于单一软岩时,巷道变形破坏严重,稳定性差,穿层巷道塑性破坏区主要分布在软岩中,塑性破坏区域沿着交界面增加。3)建立穿层巷道稳定性分析模型,确定不同工况下穿层巷道稳定性等级,提出穿层巷道分区联合支护方案,有效控制巷道变形破坏,提高了穿层巷道的整体稳定性。     

高应力软岩巷道二次支护技术研究

周家湾煤矿轨道大巷围岩性质为软岩,埋藏较深,地应力高。一次支护后,巷道变形破坏严重,需要进行二次支护。通过分析,确定提高和利用围岩残余强度,支护体与围岩相互协调作用为二次支护技术理念,当巷道围岩的变形能得到释放后,要及时进行二次支护。确定以"锚网喷"二次支护和注浆支护为二次支护方式,防止围岩继续破坏。     

大断面极软岩巷道钢管混凝土支架复合支护技术

为解决清水营矿+786 m水平临时水仓大断面软岩巷道变形严重难以控制的支护难题,现场考察了巷道变形破坏形态,取样测试了巷道围岩物理力学参数,分析了巷道变形破坏原因。研究得出:临时水仓巷道围岩属于典型的强膨胀型极软弱岩层,其变形主要由黏土矿物的滑移与吸水膨胀引起。基于上述研究,提出了"锚网喷+立椭圆形钢管混凝土支架+钢纤维混凝土碹体+加固锚索"的封闭式复合支护方案,建立了基于钢管混凝土支架的软岩巷道承压环强化支护力学模型,计算得出承压环的极限支护阻力可达1.99 MPa。随后运用FLAC~(3D)软件对不同断面形状的复合支护效果进行了对比分析,验证了设计方案的合理性。最后,该复合支护技术在井下获得了成功应用,工程应用表明:巷道支护3年多来,围岩最终变形量小于100 mm,并且支护体力学性能良好,有效地控制了大断面软岩巷道的收敛变形。     

高应力软岩巷道灌浆支护技术研究与应用

针对贵州某矿141712运输上山围岩大变形、锚杆索失效严重等问题,运用现场调研、理论分析、室内试验、数值模拟等研究方法分析了软岩巷道围岩变形破坏机制,提出灌浆支护技术并分析其支护原理,设计了"锚杆+锚索+灌浆+双U型钢"的联合支护方案,最后通过理论计算、数值模拟以及工业性试验对设计的控制方案进行了验证。研究结果表明:围岩强度低,自稳能力差、高应力且应力环境复杂、支护构件支护阻力低以及未对关键部位进行加强支护是造成巷道围岩变形破坏的主要原因;采用设计的支护方案后,围岩变形量减少了35%,满足现场应用要求。     

深井软岩巷道双套棚灌浆支护技术研究与应用

为解决深井软岩巷道变形大、支护难的问题,以盘江矿区某矿121213工作面运输上山为工程背景,进行深井软岩巷道变形破坏特征及变形破坏原因的研究,得出结论:高地应力、围岩遇水易膨胀变形及围岩承载能力难以发挥是造成巷道变形失稳的主要原因。针对性地提出了双套棚灌浆支护技术,设计一种"锚杆锚索+灌浆+双U型套棚"的复合支护方案,即在锚杆、锚索支护的基础上,在围岩外部两架U型棚之间进行高压注浆,强化围岩承载结构。现场监测结果表明:采用双套棚灌浆支护后,巷道顶板、两帮及底板平均变形速率分别为0.55,0.43mm/d和0.36mm/d,最大变形量分别为145,115,87mm,巷道变形量在可控范围内,有效地控制了深部软岩巷道收敛变形。     

高应力软岩巷道变形特征及其支护参数设计

为了探讨高应力软岩巷道合理的控制方法,根据吕家坨煤矿深部高应力软岩巷道围岩主要物性参数的实验室测试以及现场围岩变形的观测,利用FLAC3D软件进行了数值模拟,分析了高应力软岩巷道的变形失稳特征.研究表明:高应力软岩巷道控制技术的关键在于支护结构和围岩体强度的耦合作用和控制底鼓.提出了以加强初次支护强度和采用底角锚杆为技术核心的支护方案.现场实践表明,该方案对高应力软岩巷道围岩变形的控制效果较好.     

超千米高应力软岩巷道联合支护技术

张小楼井超千米高应力软岩巷道原有支护方式不能满足支护要求。根据对巷道变形破坏原因的分析和围岩特征,以及现场试验情况,提出了稳定和较稳定软岩以及不稳定软岩两类地层中的锚、索、网、喷等联合支护方式。方案实施后,收到了良好的效果。     

深部高应力软岩巷道支护技术研究

浅部传统支护强度难以满足深部巷道高应力要求。本文分析了薛村矿三水平变电所深部软岩巷道围岩变形破坏特征及影响因素,运用FLAC3D软件模拟了传统锚网索支护与锚网索喷+注浆加固支护两种支护方式。巷道围岩收敛变形监测表明,运用锚网索喷与注浆加固相结合的支护方式能够有效控制深部软岩巷道围岩收敛变形。     

高应力软岩巷道变形破坏机理与控制对策研究

高应力软岩巷道由于地压大、地质条件复杂，预选支护形式往往不尽符合围岩变形、破坏特点。软岩巷道发生底臌及顶板失稳等现象，大多数是由于巷道周边弱支护与局部弱支护造成的。软岩巷道支护是矿山开采等地下工程维护面临的一个技术难题，而巷道底臌又是巷道围岩变形破坏的一种重要的形式。大量实测数据表明，在巷道顶底板移近量中约有50%～75%是由于底臌造成的。严重的巷道底臌,不仅带来了大量的维修工作，增加了巷道的维护费用。分析了高应力软岩巷道局部弱支护机理，阐述了巷道底臌与顶板失稳诱发原因，探讨了软岩巷道的破坏特点和变形规律，提出了一些认识和支护对策，为软岩巷道支护结构设计提供新的参考依据。     

高应力软岩巷道支护失效机制及控制技术研究

针对高应力软岩巷道出现的变形、底鼓、开裂、冒顶等情况,从围岩强度特性、围岩流变特性、支护设计等方面分析了高应力软岩巷道支护失效机制,并结合新阳煤矿深部软岩巷道的工程地质条件及变形破坏机理,提出了一种高强联合支护技术,即:锚网索喷+注浆+U型钢支架。研究结果表明:该支护技术既可确保高应力软岩巷道支护结构与围岩的稳定,又能够对围岩的底鼓与变形进行控制,可取得良好的支护效果。     

深部软岩巷道卸压支护技术研究

针对深部软岩巷道围岩应力高、松动范围大、围岩变形严重的特点,应用深部巷道围岩控制"内、外承载结构"耦合稳定原理,分析了水井头煤矿-500水平412下山巷道破坏原因,提出了深部软岩巷道卸压支护技术.该技术采用围岩卸压、锚梁网喷支护和U型铜支护控制外承载结构移动过程,采用围岩注浆和锚索加强支护促使外承载结构稳定.现场支护试验表明该技术能够保证巷道围岩的长期稳定,并取得了很好的经济效益.为同类软岩巷道支护提供了借鉴.     

深井沿空掘巷围岩变形破坏特征及控制技术研究

针对深井高应力软岩巷道变形量大、变形持续时间长、巷道难支护等问题,以口孜东矿沿空巷道为工程背景,通过现场调研、地应力测试、矿物成分分析及巷道围岩力学性能测试等手段,揭示高地压、强扰动是巷道产生大变形破坏的主要动力源,低抗载性围岩破裂加剧了巷道围岩的结构风化和强度劣化,加剧了巷道扩容变形,构成巷道产生大变形的主要内因;巷道断面不合理,支护强度低,加剧了巷道围岩扩容变形,构成巷道大变形的主要外因.从巷道破坏模式方面分析巷道5种典型变形破坏特征及发生机制;通过现场观测,揭示巷道表面变形的空间非对称性、不同深度围岩变形的跳跃性,以及巷道围岩内部结构劣化的非均匀性和跳跃性;总结了巷道大变形机理是高应力驱动下塑性区劣化后的围岩产生显著的流变与强烈的扩容变形,加速了巷道的变形失稳.提出口孜东矿沿空掘巷以"高预应力主动支护、注浆改性加固、强帮护顶"为核心的沿空掘巷支护技术,现场监测表明,该支护方案可有效控制深部高应力软岩巷道变形.     

深井大断面软岩巷道围岩破坏机理与支护研究

根据滕东煤矿深部开采的地质条件,针对深部大断面巷道围岩变形破坏特征,通过现场观测和理论分析,深入研究了软岩巷道变形破坏机理;高地应力、低强度岩体、复杂的地质构造、支护体力学特性与围岩力学特性不耦合,支护时机不合理,是造成巷道持续性大变形与失稳的主要原因。为此,提出了深部软岩巷道支护原则和超前卸压与支护+锚网喷+高强鸟巢锚索+注浆加固联合支护方案。现场巷道位移监测结果表明,该方案可有效控制深部大断面巷道大变形。     

深部软岩巷道变形破坏机理及支护对策

针对鹤壁五矿三水平延伸轨道下山巷道破坏特征,对其变形破坏原因和支护对策进行了研究。结果表明:该巷道变形破坏主要是由于自重应力水平高、构造应力影响大、围岩条件差、支护设计不合理等因素造成的。为此,提出了锚网索喷+底角锚杆+柔层桁架支护设计方案,通过锚网索喷支护控制围岩有害变形,底角锚杆切断底板滑移线,柔性桁架保证巷道整体稳定,实现支护一体化、荷载均匀化,从而达到巷道稳定的目的。数值模拟和现场实验结果表明,该支护技术能够有效地控制深部软岩巷道变形,是一种有效的深部软岩巷道支护形式。     

软弱泥化巷道破坏机理及修复控制技术研究

化乐煤矿1#轨道石门为软岩巷道,巷道开掘后变形破坏严重。通过现场调研、理论分析、巷道围岩组分分析、围岩结构探测,确定底板无支护、围岩遇水软化及原支护强度低是造成巷道失稳破坏的主要原因。针对软弱泥化巷道变形破坏特征,设计采用U29型钢支架+锚网喷+底板锚索+注浆联合支护方式控制围岩变形。对该方案进行现场工业性试验,并进行围岩变形监测。结果表明,石门变形得到有效控制,巷道满足安全生产要求。     

高应力节理软岩巷道变形特征及其变形机理

为了解决高应力大变形节理软岩巷道支护控制难题,本文以贵州木孔煤矿+600 m运输大巷作为研究对象,进行现场调查原支护巷道围岩变形情况,分析围岩体物理力学性质,测定矿物成分,模拟围岩体节理分布状况,并研究了该巷道变形破坏特征及其变形机理.最后,通过对改进支护方案后的巷道进行现场实测数据收集,分析并验证新支护方案的合理性和有效性.     

大断面临空巷道支护技术实践

为解决山西天地王坡煤业有限公司王坡煤矿3206回风顺槽软岩巷道变形破坏严重、原支护技术方案不能有效控制围岩变形且后期多次修复效果不佳的问题,提出了中空注浆锚索代替普通锚索以及“浅孔+深孔”注浆技术的优化支护方案,并进行了现场工业性试验,现场监测结果表明：采用该优化支护方案可以有效控制软岩巷道围岩的变形破坏。