基于现场流变试验的软岩巷道变形破坏机理及支护研究

软岩巷道变形破坏是煤矿深部开采软岩巷道支护的主要灾害之一。基于国投新集刘庄矿深部泥岩现场三轴流变试验和数值模拟,分析了软岩巷道变形破坏机理及支护技术。采用阻尼最小二乘法逐次线性化的间接方法,利用非线性流变力学模型,拟合得到泥岩蠕变本构方程,分析得出刘庄矿深部软岩巷道的合理支护方式,即采用反底拱和全封闭的施工方式,顺层掘进的重要硐室锚杆打按方位应尽可能与层面垂直,同时进行底板锚注补强支护。     

高应力软岩巷道变形破坏与控制机理数值模拟研究

针对高应力软岩巷道支护难题,以新集口孜东煤矿北翼轨道石门为工程背景,采用离散元数值模拟方法,建立了不同支护条件下的高应力软岩巷道模型,研究高应力软岩巷道变形破坏的机理,以及不同支护方式对高应力软岩巷道的支护加固机理,探求高应力软岩巷道控制技术措施。研究表明:口孜东矿高应力软岩巷道的变形破坏主要集中于巷道的顶板和底板。在巷道底板,高水平应力促使底板砂质泥岩沿层理面张开、滑动、并逐步向巷道内凸起,形成倒V形挤压式底鼓。浅部直接底隆起后,为深部底板泥岩提供了变形空间,泥岩也开始向上弯曲变形。巷道顶板在高水平应力作用下,沿层理面张开、滑动、并逐步向巷道内凸起,形成V形挤压式变形破坏。拉伸破坏在整个顶板和底板围岩的破坏模式中发挥主导作用。U型钢可缩支架壁后充填加锚网索支护,可以在维持较大支护力的情况下抵抗较多巷道变形,从而使巷道保持稳定。     

基于流变试验的软岩巷道变形破坏机理分析及支护技术

软岩巷道变形破坏是煤矿深部开采软岩巷道支护的重大灾害之一。基于刘庄矿区深部泥岩现场三轴流变试验和数值模拟,对软岩巷道变形破坏机理及支护技术进行了分析,采用最小二乘法中的阻尼最小二乘法(Marquardt法)逐次线性化的间接方法,利用非线性流变力学模型,拟合得到泥岩蠕变本构方程,分析得出刘庄矿区深部软岩巷道的合理支护方式：(1)采用反底拱和全封闭的施工方式,减小巷道的维修工作量;(2)顺层掘进的重要峒室,其锚杆的方位应尽可能和层面垂直,将弱面串联成一体;(3)底板锚注控制底板大变形。     

膨胀性软岩巷道底鼓防治技术探讨

膨胀性软岩巷道底鼓防治是软岩巷道支护中的一项技术难题。陕西彬长矿区大佛寺矿402采区水仓底板为铝质泥岩,支护困难,在对巷道底板破坏机理进行分析的基础上,提出了底角锚杆+钢筋混凝土反拱支护方案,在大佛寺矿实践中取得了良好的支护效果,为膨胀性软岩巷道底鼓防治提供了宝贵的经验。     

大断面软岩巷道底鼓控制技术研究

某矿51采区运输下山掘进过程中受软弱易风化泥岩影响,由于底板未采取控底措施,底鼓量90 d后达900 mm,亟需对其展开控底技术研究。针对实际工况从巷道围岩性质、原岩应力、地质构造和支护形式四个方面对底鼓的影响作了分析。数值模拟结果表明:底板治理不仅能进一步缩小塑性区发育范围,还能有效促使残余变形能在支护承载结构周围及深部围岩中较为均匀分布,有利于支护承载结构的稳定。提出了采用全断面锚注和混凝土反拱联合支护方法控制软岩巷道底板变形破坏的思路,并提出了支护方案,现场工业性试验结果表明:巷道支护效果良好,巷道围岩变形得到有效控制。     

兴安矿深部软岩巷道大变形控制对策

为了更好地控制深部软岩巷道围岩大变形破坏问题,通过现场调查和理论分析,得出了兴安矿深部软岩巷道围岩大变形破坏的主要影响因素包括工程地质条件差、地应力水平高、水解作用和原支护不合理.基于这些影响因素,建立了包括围岩结构优化技术、耦合支护技术、底板控制技术、冒落控制技术为核心的深部工程稳定性一体化耦合控制技术.工程实践表明,在深部复杂的软岩巷道支护中,采用一体化耦合控制技术,能有效控制深部软岩巷道大变形破坏.     

高应力深埋巷道的支护方案及矿压监测研究

朱集煤矿1111(1)工作面轨道顺槽底抽巷顶底板为泥岩,属高应力软岩巷道,设计采用锚网索梁喷联合支护,并确定了支护参数。在巷道内设置了4个观测站,监测巷道两帮及顶底板的变形量。通过对矿压监测数据的分析,该支护方案有效控制了巷道的变形,尤其是纵向锚索梁对顶板变形的控制非常明显。     

软岩水仓变形破坏机理与支护技术

针对某整合矿井-400m水平井底水仓底鼓量大的难题,对初始支护条件下水仓巷道的围岩变形破坏特征及影响因素进行了理论分析,得出水对底板软岩的软化是影响该水仓巷道稳定的主要因素,模拟了水对巷道底板的软化作用。基于此,提出了全断面混凝土浇筑支护技术,分析了其及时封闭围岩和整体支护的优点。实践证明,采用全断面混凝土浇筑支护后,水仓最大底鼓量降至50.15mm,实现了对水仓底鼓的有效控制。     

深部高应力软岩巷道置孔释压材料置孔率合理性研究

针对深部高应力软岩巷道支护难题,为了解决巷道支护强度不够,围岩破碎严重的问题,以麻家梁矿-610 m水平巷道为研究背景,在对深部高应力软岩巷道矿压显现特征分析的基础上,通过建立置孔释压支护模型,对置孔释压支护机理进行能量学分析,据此提出了高应力软岩巷道置孔释压的围岩控制技术;并运用理论分析和物理相似模拟试验的方法,对3种置孔释压材料在不同置孔率条件下的抗压强度以及连续变形量进行了分析,最后结合现场检测数据进行对比判定。研究结果表明:采用置孔率为35%的不饱和聚酯树脂进行支护时,巷道顶底板移近量最小,有效维护了巷道围岩的稳定性。     

复杂地质条件下的矿井水仓支护

采用全断面封闭支护技术及设置防水设施对元氏矿东水仓软岩巷道进行支护，解决了该矿东水仓软岩支护技术难题并为矿井其它地段软岩巷道支护提供了借鉴经验。     

富水弱胶结软岩巷道围岩变形破坏特征分析

弱胶结软岩巷道围岩稳定控制是煤矿安全生产需要解决的一个技术难题。为研究弱胶结软岩巷道围岩的变形破坏特征以及合理的支护技术,以色连二矿12307巷道为研究背景,考虑采空区积水下渗对弱胶结软岩强度的影响,采用FLAC^3D对“锚杆索网”以及“钢筋网+全锚索+混凝土地坪”两种支护方案下弱胶结软岩巷道的应力、变形、塑性区等分布特征进行了数值模拟分析。研究结果表明,常规“锚杆索网”联合支护下富水弱胶结软岩巷道很难维持自身的稳定,其围岩变形量以及破坏范围将随着巷道的向前开挖而持续增长,最终在顶板、底板、两帮出现的最大位移分别为630、410、155 mm,而塑性区深度则可达5.9、4.0、6.0 m。而“钢筋网+全锚索+混凝土地坪”联合支护下,富水弱胶结软岩巷道则在巷道开挖后会迅速保持稳定,并且其在顶板、底板、两帮出现的最大位移分别为37.0、31.2、9.8 mm,塑性区深度仅为2.0、1.5、1.1 m。应用表明,采用“钢筋网+全锚索+混凝土地坪”联合支护能够有效控制富水弱胶结砂质泥岩的泥化现象,有利于巷道的掘进与使用安全。     

大断面软岩斜井高强度钢管混凝土支架支护技术

查干淖尔矿主斜井泥岩段围岩变形量大,速度快,巷道支护困难,结合主斜井泥岩段膨胀性软岩的工程地质条件和围岩变形特征,并结合主斜井泥岩段的巷道围岩变形特点,设计了高强度钢管混凝土支架支护方案,其中,巷道断面采用马蹄形,钢管混凝土支架主体钢管选用194 mm×10 mm无缝钢管,充填C40钢纤维混凝土,辅助金属网支护和混凝土喷层支护。通过数值分析可知,主斜井泥岩段开挖后及时施加钢管混凝土支架支护方案,钢管混凝土支架承载能力大,能够提供强大的支护反力,限制巷道围岩向巷道空间的移动,保证巷道围岩稳定和支护结构可靠。通过巷道施工和现场监测分析可知,大断面软岩巷道高强度快速支护方案易于施工,能够维持主斜井泥岩段软岩巷道围岩的稳定。     

软岩巷道掘进支护方法研究

针对塘子凹矿区软岩巷道的变形破坏特征,提出了软岩巷道支护与加固的技术措施和施工方法.采用有限元软件对花岗岩中巷道掘进过程中围岩的应力、塑性区及安全率进行了模拟分析.模拟结果表明:锚杆长度为1.8m,间排距为0.75 m×l.0 m,喷射混凝土厚度为10 cm时,采用反拱形式浇灌底板是比较经济、合理的施工方案.该方法有效...     

三软煤层底板岩巷变形分析与加固技术

基于料石砌碹拱形支护的三软煤层底板岩巷易发生变形,为有效控制软岩巷道变形量,减少巷道维护次数,通过对米村煤矿-150 m水平水仓硐室围岩物理化学性质分析、地质构造和原支护形式及巷道破坏特征分析,分析了巷道失稳的主要原因,基于巷道围岩松动圈支护理论和软岩工程支护原则,提出了适合于软岩巷道的锚网索＋喷浆壁后注浆＋可缩性U型钢支架的联合加固技术,经连续3个月的巷道变形监测,巷道帮部最大水平位移37 mm,顶底板最大移近量52 mm,此联合加固技术能有效控制软岩巷道变形。     

港里铁矿软破围岩巷道支护方案研究

针对港里铁矿的软破围岩巷道存在的自稳性差、维护难度大的问题,对其巷道支护方案进行了研究。基于围岩与支护的相互作用,探讨了软破围岩巷道变形破坏机理和特征,确定了适用于其工程特点的支护技术。采用物理相似模拟和三维数值模拟等实验方法,对不同支护条件下,巷道围岩的应力、应变的变化规律进行了实验研究,并提出了相适合的支护方案。工程实践表明:采用该支护方案能够有效地控制巷道地压,提高巷道的抗变形能力,延长了巷道的安全稳定期。     

沙吉海煤矿弱胶结膨胀性软岩巷道大变形控制对策

针对沙吉海煤矿弱胶结膨胀性软岩巷道开挖后出现冒顶、溃帮和底鼓等严重大变形现象,巷道难以维护的问题,采用X-ray衍射、SEM扫描、物理力学试验和吸水软化试验等方法,研究了弱胶结膨胀性软岩特性;结合现场实际对巷道变形破坏机理进行研究。结果表明:围岩的胶结程度差、膨胀性强、支护强度低,在剧烈开挖扰动作用下传统锚杆索支护与围岩变形不协调,不能充分发挥围岩自身承载能力,是弱胶结膨胀性软岩巷道破坏的主要原因。基于此,采用提高围岩自身承载能力、让压吸能、及时封闭、隔水加固的理念和以恒阻大变形为核心的让压吸能支护原理,提出恒阻大变形锚杆+钢筋网+混凝土喷层+恒阻大变形锚索+底角注浆锚管的支护方案,现场监测表明新支护较好地控制了弱胶结膨胀性围岩变形,应用效果良好。     

回风石门软岩巷道变形破坏机理及其支护对策

针对煤矿回风石门出现严重底臌、折帮和顶沉等非线性大变形破坏现象,且难支护的问题,采用工程地质力学分析、数值模拟和现场试验研究相结合的研究方法,对巷道的变形破坏机理和支护对策进行了深入研究。结果表明,巷道的变形破坏受分子吸水膨胀、胶体膨胀、构造应力、重力、工程偏应力、软弱夹层、层理等多种因素影响,其变形力学机制为IABIIABDIIIBC型。针对该种类型的复合型变形力学机制,提出了相应的转化为单一型的技术对策,数值模拟结果表明该技术对策可有效控制巷道的大变形破坏;提出了恒阻大变形锚杆+金属网+底角注浆锚管+钢纤维混凝土耦合支护方案,现场应用效果良好。     

基于内外承载结构的软岩巷道围岩控制技术研究

为解决采动影响下赵固二矿14030回风巷软岩巷道围岩变形显著问题,采用钻孔窥视仪探测了围岩变形破坏规律,针对采动软岩巷道围岩破坏特征提出了控制对策,提出了软岩巷道主动式围岩加固控制技术,针对巷道参数设计了注浆锚索加强支护方案,并通过现场监测验证围岩变形控制效果。研究结果表明：随着扰动程度加深,浅部围岩的松散破碎范围不断扩大,难以形成有效的承载结构,深部围岩离层裂隙发育高度进一步增高;以提升浅部围岩的承载能力为出发点,通过增强内承载结构的支护强度及围岩自身抗扰动能力,可发挥出内外承载结构和支护体共同的围岩变形控制作用;在锚索力学性能允许承受载荷范围内,适当提高预紧力及加长注浆锚索长度可改善巷道围岩变形控制效果。     

兴安煤矿深部软岩巷道底臌破坏机理及支护对策研究

随着矿井开采深度的不断加大,软岩巷道的大变形、高地压、难支护的问题日益严重,底臌现象已成为软岩巷道围岩变形和破坏的主要特征与形式之一.论文通过研究软岩巷道底臌的力学机理并对底臌机理进行了分类,获取了软岩巷道底臌的主要影响因素;提出了控制底臌的支护措施;在此基础上通过数值模拟优化了支护参数,提出了一种新型控制底臌的支护技术.在复杂的软岩支护中,该技术取得了令人满意的效果,能有效控制巷道底臌.     

深部软岩巷道底鼓破坏机理及支护对策研究

该文通过研究软岩巷道底鼓的力学机理并对底鼓机理进行了分类,获取了软岩巷道底鼓的主要影响因素;提出了控制底鼓的支护措施;在此基础上通过数值模拟优化了支护参数,提出了一种新型控制底鼓的支护技术—锚网喷+锚索+底角锚杆支护技术。工程实践表明:在复杂的软岩支护中,该技术取得了令人满意的效果,能有效控制巷道底鼓。