深部巷道围岩协同锚固机理

针对深部巷道围岩控制过程中遇到的难题,以协同论为理论基础和方法指导,在前期研究和工程实践的基础上,提出深部巷道围岩协同锚固机理。通过分析巷道围岩控制系统的组成因素,介绍协同论对围岩锚固的描述方法,提出结构协同、强度协同、刚度协同、锚固时机协同、预紧力协同、变形协同等协同作用机制,以此初步建立协同锚固机理的研究框架。研究表明,协同锚固系统在宏观整体功能大于各子系统之简单总和,即产生"1+12"的协同增强效应,这对于深部巷道围岩稳定性控制来说是最为根本和至关重要的,也更加符合煤矿安全生产的本质要求。     

综采工作面回采巷道锚固单元体承载性能及围岩控制技术研究

针对杜儿坪矿721001工作面运输巷在原有支护方式下围岩变形量大、锚杆(索)易失效的问题,通过分析运输巷的围岩变形情况,并对锚固单元体的承载性能进行数值模拟分析,结合锚固单元体承载性能对支护方案进行具体优化,并对优化支护后的巷道进行矿压监测,结果表明:优化方案实施后,围岩变形量得到了控制,无锚杆(索)失效的情况出现,保证了巷道围岩的稳定。     

大断面厚顶煤回采巷道锚杆索协同支护技术研究

以大断面厚顶煤巷道的围岩破坏机理为依据,采用FLAC~(3D)数值模拟计算,对传统联合支护和锚杆索协同支护的围岩变形、塑性区分布等进行了对比分析。结果表明:单纯增加锚索的局部支护密度对顶板支护意义并不大,支护过程中应重视顶板锚索的均匀布置,使得锚杆、索充分发挥协同支护作用;研究发现锚杆、索协同支护体系可以将锚杆、索等支护构件的锚固作用最大化,节省支护成本,并有效改善围岩的变形状况,防止巷道围岩出现大变形甚至片帮、冒顶等事故。现场应用试验表明,采用锚杆、索协同支护体系后,巷道顶板下沉量和两帮移近量较传统支护方案分别减少了21.3%和18.4%,支护效果良好。     

预应力锚杆(索)群连锁锚固技术的试验研究

为了提高巷道围岩锚固体的强度、刚度和抗变形能力,基于锚杆(索)锚固作用机理,提出了"高预紧力、高强度、高刚度、高锚固力和低密度"的设计理念。采用高强锚杆(索)及组合构件作为锚固材料,利用连锁构件将锚杆(索)群进行横向与纵向的连锁,通过给锚杆(索)提供高锚固力和高预应力,从本质上调动锚杆(索)群的主动锚固作用,使其与锚固岩体共同形成有机的承载结构,有效减小巷道围岩变形与破坏,改善巷道安全状况。现场试验表明,这样的设计理念和技术应用,能够较好地解决巷道围岩顶板断裂节理发育、变形不均匀和掘进速度慢等问题,具有合理性与适用性,同时可产生良好的经济效益,值得应用和推广。     

高强全锚注支护结构性能与工艺技术应用北大核心

针对高应力、软岩、动压、裂隙节理破碎岩体及其复合型困难条件巷道围岩非连续、非协调大变形控制难题,采用理论分析、室内支护材料力学实验、现场试验的综合研究方法,进行了高强中空注浆锚杆、高强中空注浆锚索结构分析、性能测试及工艺技术应用探索,提出了复杂困难条件巷道高强全锚注一体化控制理念,即通过采用高强中空注浆锚索/锚杆及高强护表构件全锚注支护,最终形成巷道围岩'协同强力护表、叠加内拱、深外拱'多层次、梯次强化支承结构;在平煤一矿回风上山进行了全方位高强耦合控制试验,长期矿压观测表明巷道围岩得到有效控制,真正实现了锚杆索锚注一体化、全长锚固及围岩提质增强。     

浅议掘进巷道锚网索支护的安全检查

为了有效提高锚杆索支护巷道的工程质量,保持巷道顶板围岩的完整性和稳定性必须对施工过的锚杆索进行质量安全检查,并加大对锚杆索支护巷道质量的过程监督与控制。该文主要从锚杆锚索的锚固、安全检查、锚杆锚索支护设计及锚杆锚索支护等四个方面浅议锚网索支护巷道的安全检查。     

高强中空锚杆/索结构及全锚注技术研究

针对高应力、软岩、动压、裂隙节理破碎岩体及其复合型困难条件巷道围岩非连续、非协调大变形控制难题,提出了复杂困难条件巷道高强全锚注一体化控制理念,通过采用高强中空注浆锚杆、中空注浆锚索及高强护表构件全锚注支护,实现了锚杆索锚注一体化、全长锚固及围岩自承能力提质增强,最终形成巷道围岩"协同强力护表、叠加内拱、深外拱"多层次、梯次强化支承结构;试验表明:高强全锚注支护系统刚度提高5.8倍,抗剪强度提高0.5～0.8倍,在全国多个矿区沿空掘巷、高应力软岩煤巷等各种类型巷道应用效果良好,围岩变形破坏得到有效控制,提高了破碎煤岩体锚杆锚固力及锚固安全性与可靠性。     

巷道非对称变形中的锚杆支护效果分析

为了达到巷道支护良好的目的,采用基于锚固顶板力学特征、锚杆锚固机理的方法,确定优化了巷道两帮锚杆参数,并进行现场试验。研究结果表明巷道两帮移近量明显降低,两帮在采用非均匀锚杆锚固后两帮移近量大大减小,完整性得到提高,围岩变形量得到有效控制。     

锚杆锚索同排协同支护在南关矿的应用研究

针对南关矿高水平应力条件下三采区轨道巷变形量大,难于支护的问题,以锚杆锚索同排协同支护思想为指导,通过现场观测、数值模拟及理论分析,对巷道掘进后围岩中应力演化规律及变形破坏机制进行了研究,提出锚杆锚索同排布置协同支护方案,对比了原支护方案及优化支护方案的预应力场和围岩变形情况。结果表明,锚杆、锚索布置方式及预应力协同后,最大限度发挥了锚固构件力学性能,提高了围岩的自承能力,减小了巷道围岩变形量。现场应用与监测数据表明,锚杆锚索同排协同支护方案具有良好的支护效果,可以有效控制巷道围岩。     

基于有效锚固层厚度的煤系巷道顶板叠加梁支护理论及应用

通过对巷道顶板岩梁的变形及破坏特征分析,确定了顶板岩层失稳的宏观过程;针对煤系巷道顶板沉积岩层的分层特征,建立了煤系巷道顶板叠加梁力学模型,基于其协调变形及共同承载特性,求解出了叠加梁中各分层岩梁等效承载应力、层间作用力以及锚杆（索）支护强化参数,揭示了锚杆（索）对叠加梁结构的支护作用机理,即优化不同抗弯刚度的各层顶板的承载应力分配,充分发挥各岩层力学承载性能,控制顶板岩层的整体下沉,同时提高叠加梁的黏聚力及变形模量,间接强化整体锚固结构的承载强度。针对顶板叠加梁支护结构在巷道不同服务阶段的失稳条件,提出了煤系巷道顶板支护的“有效锚固”状态以及有效锚固层厚度理念,用于评价巷道支护中锚杆（索）对顶板实际的锚固能力,形成了煤系巷道顶板叠加梁支护理论。基于该支护理论,以皖北煤电集团任楼煤矿Ⅱ7₃24S工作面回风巷为工程背景,对其在近距离煤层、采空区下伏成巷条件下进行了顶板支护设计,根据层间距在>6,4～6以及2～4 m的3种不同范围,将该巷道进行了分区,通过对顶板叠加梁结构进行分析与有效锚固层厚度计算,分别确定了在不同巷道区域内采用锚杆与注浆锚索为主的支护技术参数...     

Research on coal roadway truss and numerical simulation of bolting support effect

According to the research results in world, the paper comprehensively analyzed and gave a demonstration of mechanism of single-truss and its stressing advantage. Comparison and analysis effect were given to single-truss and bolting supporting. By the way of element simulation. The paper shows that single truss supporting have better effect to bolting supporting to improving the stress condition of surrounding rocks, controlling the surrounding rocks plastic failure development zone and deformation effect of surrounding rocks, which provided the elementary theory basis to the research, experiment and expanding the single-truss bolting technology in colliery.     

千米深井煤巷桁架与锚杆支护效果的数值模拟研究

本文根据国内外有关研究成果,综合分析了桁架锚杆支护的作用机理及突出优势。采用有限元数值模拟研究方法,对煤巷桁架锚杆支护与锚杆的支护的作用效果进行了对比分析研究。表明桁架锚杆支护在改善巷道围岩应力状态、控制围岩塑性破坏区发育与围岩的变形方面的作用效果显著优于锚杆支护,为我国研究、试验及摧广煤巷桁架锚杆技术提供了初步的理论依据。     

综放面切眼开挖方式对围岩稳定性的影响分析

为满足综放工作面高产、高效及安全生产要求,切眼断面尺寸逐渐增大;受切眼开挖方式的影响,围岩内部应力的差异分布对巷道围岩稳定性及支护措施产生重要影响。结合西沙河煤矿1901综放工作面现场条件,通过数值模拟的方法研究不同开挖方式下巷道围岩的应力分布规律及变形特征,研究结果表明,二次开挖采用"宽导窄扩"的方式施工对围岩破坏程度最小。现场工业性试验表明,通过选择合理的开挖方式和支护方案设计,切眼围岩的扰动破坏得到有效控制,围岩保持较好的稳定性。     

预应力锚杆锚固段应力分布规律及分析

为揭示预应力锚固机理及优化围岩支护参数,基于前人对锚固力的研究,对锚杆—围岩系统进行理论分析,得出弹性状态下围岩体内剪应力及压应力分布表达式,借助Matlab数值计算软件,计算不同锚固方式、围岩性质、锚杆直径及预紧力下预应力在杆体及围岩中的分布情况。结果表明:不同锚固方式下,预应力分布形式基本相同,作用范围不同,加长锚固方式可增大预应力的作用范围;预应力锚固在软岩中的效果较硬岩好;增加锚杆直径可以改善黏锚力在围岩中的扩散效果;增加预紧力无法改变锚固段预应力扩散范围,但可以提高其应力峰值,同时可提高孔口附近围岩的压应力,对表层围岩应力状态的改善效果较好。     

锚杆加固围岩的作用机理研究

锚杆锚固机理目前提出的观点很多,有悬吊作用、组合梁(拱)作用、加固(提高C,U值)作用等.这几种观点都是以围岩状态和利用锚杆杆体受拉为前提来解释锚杆支护的作用机理.通过对这几种理论的对比分析,说明以锚杆为主体来解释其作用机制存在的弊端,并指出了从岩体锚固系统出发,以岩体结构为研究中心,是岩体锚固作用机理的研究方向.     

锚杆支护作用机理分析及其设计方法的适用性

分析了锚喷支护设计中基于组合拱理论的两种比较流行的设计方法及适用条件,说明了巷道的岩性、断面形状等对于锚喷支护参数的影响.通过实例阐明不同的围岩变形状态,应采用不同的设计理论计算方法来确定锚杆的长度和支护密度.     

简析钻锚注一体化加固机理

针对煤矿开采过程中出现的极破碎围岩条件下,无法实现先钻孔、后安装锚杆(索)的施工情况,引入一种新型支护方法——钻锚注一体化加固。简述了钻锚注支护工艺、分析了注浆加固的作用和钻锚注加固机理。     

注浆锚索在大断面硐室中的应用

成庄矿二盘区二部胶带机机头硐室随着二盘区胶带机机头硐室附近南北两翼工作面的回采结束,受回采动压影响,硐室底板底鼓影响了胶带机的正常运转。通过对其地质条件、破碎机理及加固原理的分析,提出了对底板和围岩合理的注浆锚索处理技术。     

深井软岩巷道地压控制试验研究

为解决煤矿深井巷道地压的控制难题,基于某采区总回风下山在复杂地质条件及高应力作用下变形、破坏严重的情况,对深井巷道围岩的物理力学性质、矿压显现及机理进行了分析论证,提出了基于"固帮减跨"治理深井巷道底臌的联合支护方案,并对该巷道采取锚网索联合支护和锚注的技术措施进行了修复加固的试验研究,提高了巷道支护强度,控制了动压巷道的破坏,保证了巷道的稳定,达到了理想的支护效果。