特大断面冲击地压巷道破坏机理及控制技术研究

为解决马耿村矿特大断面冲击地压巷道支护难题,介绍了巷道地质条件及围岩地质力学参数特征,分析了冲击地压巷道围岩变形与破坏特征,冲击地压巷道变形破坏的主要影响因素是高应力、强动载、卸压和支护体系。频繁冲击能量会产生冲击破坏效应;卸压措施会对冲击地压巷道围岩结构及支护体系产生巨大影响;主动支护体系失效导致冲击地压巷道变形严重破坏。提出特大断面冲击地压巷道矿压特征明显不同于非冲击地压巷道,不同区域及位置的巷道表面位移和顶板离层差异较大;受掘进影响巷道变形更快速更剧烈,稳定时间更长;冲击地压巷道锚杆锚索受力呈锯齿形或台阶形剧烈波动。在耿村矿进行试验,13230上平巷掘进断面超过30 m2,属特大断面冲击地压巷道。矿压监测数据显示,采用提出的支护方案后围岩变形得到有效控制,巷道支护状况得以明显改善。     

符山铁矿残采中散体巷道支护技术研究

符山铁矿在下盘残矿回收过程中,针对沉实散体围岩中掘进巷道存在的问题,以满足作业设备最小空间需求为原则选择巷道断面尺寸,利用自然平衡拱理论,优选了断面尺寸和U型钢拱架+背板的支护形式,并利用ANSYS有限元分析软件计算确定了18UY架型及600 mm拱架间距。该支护方案用于符山铁矿压实散体巷道,支护效果良好。     

非等宽断面软岩回采巷道锚杆支护技术分析与应用

基于某煤矿3煤工作面非等宽断面(宽度3.5~5.5 m)深井软岩回采巷道围岩物理力学参数,采用理论计算和非线性数值分析软件UDEC,对不同断面巷道锚梁网索联合支护参数进行了较深入的分析,确定合理锚杆支护参数。对巷道围岩应力、应变、塑性区分布的分析及现场实践表明,支护方案合理,支护效果较好,为类似条件下应用提供了参考。     

云南疆锋铁矿Ⅱ~#矿段巷道联合支护方案设计

云南疆锋铁矿Ⅱ#矿段采用阶段空场嗣后充填采矿法进行矿体开采,矿体围岩虽为较坚硬岩组,但受构造影响,岩石较破碎,围岩稳固性较差。采用声波法对巷道开挖后的围岩松动圈进行了测试,得出该矿巷道围岩松动圈深度为1.8 m。在此基础上,采用FLAC3D数值模拟方法对该矿巷道在遇到不稳固围岩采用喷锚支护时,锚杆长度、间距、排距对巷道支护稳定性的影响进行了分析,对巷道通过断层破碎带时的支护方案进行了设计,并确定出了合理的支护参数。研究表明:(1)对巷道进行喷锚网支护后,巷道围岩塑性区明显减少,最大位移量仅为4.91 cm,远小于不支护情形下巷道围岩的最大位移量(16.5 cm),不支护时巷道位移最大值区域较大且连成片,支护后巷道位移最大值区域仅零星散布于巷道两帮及顶板,并未成片出现;(2)锚杆参数中,对巷道支护稳定性影响最大的为间距,其次为排距,再次为长度,该矿巷道在通过不稳固围岩时,宜采用喷锚支护,喷射混凝土厚度为10 cm,锚杆参数最优取值为长度1.8 m、间距0.6 m、排距0.8 m;(3)该矿巷道在通过断层破碎带时,宜采用超前锚杆+钢拱架的超前支护方案,管棚长5.59 m、直径30 mm、间距0.3 m、仰角4.3°、钢拱架间距0.6 m。     

巷道防冲吸能钢管混凝土拱架支护性能研究

针对目前巷道支护中钢管混凝土拱架缺乏可缩让压性能的问题,从吸能让位角度设计了一种防冲吸能钢管混凝土拱架结构。通过Abaqus建立新型钢管混凝土拱架与围岩组合模型,在静载与动载两种荷载状态下,对比分析新型拱架对巷道的支护效果与抗冲击能力。结论如下：(1)根据合理的让位阻力特性设计吸能构件壁厚与尺寸,在拱架上部连接处和底弧段中部设置吸能构件,可避免弯曲过大发生失稳。套管形状依据U型钢拱架卡揽结构设置为折纹型,与拱架摩擦实现缩动让压;(2)在竖向与侧向冲击下,优化后拱架支护巷道各点位移量呈减少趋势,降低了拱架顶弧段下沉与底弧段上拱,支护效果更强;(3)静载作用下,优化后拱架与吸能构件接触后,拱架各点处塑性应变不再增加,吸能构件代替拱架发生形变。在受到动载后,吸能构件能快速响应,同时拱架两帮拐角发生弯曲变形,其余部分仍未发生明显变形。吸能构件压溃后,拱架整体塑性应变开始增加,最终优化后拱架各点等效塑性应变竖向与侧向冲击下分别降低了10%～50%和13%～78%。     

软岩巷道锚网喷支护技术研究

为解决T型钢拱架+圆木杆支护返修率高、维护费用高、影响正常生产运输等问题,进行了锚网喷新型支护工艺的现场探索试验。在16中段试验段取两个断面、邻近原支护段取一个断面,分别在巷道顶板和两帮安装焊接测钩的管缝锚杆,用收敛计每3d测量各测点距离,求巷道收敛变形量。经过1个月的变形监测,锚网喷新支护方案断面1各测点收敛变形量比原支护方案分别减小2.476,9.880和8.370cm;断面2分别减小3.637,12.770和12.179cm。试验结果表明:锚网喷新型支护方式能够明显降低巷道收敛变形,达到良好的支护效果,对改进现有支护方式、降低维护费用具有重要的现实意义。     

深部回采巷道锚网索联合支护技术实践

以常村煤矿21132工作面上巷为例,用理论分析并辅以工程类比的方法,研究了全煤深部大断面高应力条件下锚网索架工字钢棚联合支护围岩变形的控制效果,优选了巷道支护参数,即锚杆长度为2.4 m,间排距为0.6 m,工字钢棚间距为0.4 m;并进行了现场试验。试验结果表明：采用锚网索架工字钢棚联合支护,提高锚杆预应力,打设顶、底角锚杆及顶部锚索能有效控制巷道变形,增强巷道的稳定性。     

松散矿体巷道的掘进技术

和成矿业龙塘沿铁矿副井-280 m中段运输大巷通过29#矿体时,经揭露得知为松散铁矿体,研究了松散矿体中巷道的掘进技术,采用管棚超前支护、锚网喷和钢拱架联合支护,取得了较好的联合支护工艺参数及支护效果。     

孙疃煤矿复合破碎软岩大断面巷道破坏机理与支护对策

通过对孙疃煤矿复合破碎软岩大断面巷道破坏机理的深入分析,揭示了复合破碎软岩大断面巷道围岩控制机理,提出了科学的支护对策及架喷注锚注动态联合加固支护技术,并优化了支护参数和施工工艺。工程实践表明,该支护技术能够较好地控制复合破碎软岩大断面巷道的围岩变形,取得了良好的技术经济效益,对类似条件下巷道围岩控制和巷道维修有一定的借鉴意义。     

顶板冲击载荷作用下巷道支护体系动力响应特征研究

基于某矿实际地层分布与巷道支护情况,建立了全围岩煤矿巷道和邻近采空区巷道的动力学数值模型,分析了巷道上方不同位置冲击动力下巷道围岩和支护体系的动力响应规律以及邻近采空区小煤柱护巷对巷道支护防冲的影响。研究结果表明:巷道正上方坚硬顶板冲击动力下,巷道直接顶围岩质点运动速度和冲击力最大,随着冲击动力源沿顶板展布方向偏离巷道中线距离的增大,巷帮质点运动速度和加速度逐渐增大,在偏离中线约60 m时,巷帮质点运动速度和加速度值达到最大值,而冲击动力源偏离中线距离大于60 m后,巷帮质点运动速度和加速度值逐渐减小。此外,巷道上方顶板冲击下,巷道锚杆中段应力变化幅值最大,随着顶板冲击源偏离巷道中线距离增大,巷道潜在破坏的锚杆位置由巷帮向顶板区域转移。临近采空区巷道情况下,采空区上方顶板冲击会引起巷道帮部质点产生较大的质点加速度,并造成巷帮和小煤柱中锚杆失效,而远离采空区并偏离巷道中线60 m之外的顶板冲击下,采空区对巷道支护体系动力响应的影响较小。