深井煤巷卸压孔与锚网联合支护的模拟与实践

为了解决深井高应力煤巷支护成本与支护效果之间的矛盾，提出并研究了卸压孔与锚网联合支护技术．结合一个工程实例，采用数值方法模拟和分析了钻孔卸压的作用机理、巷道围岩动态损伤破坏发展以及围岩中应力场重新分布的过程．研究表明：合理布置的卸压孔可以引起巷帮围岩发生结构性预裂破坏，从而使围岩内高应力向深部转移；卸压孔和锚网联合支护改善了围岩中的应力环境，改变了围岩破坏的时空次序，对控制围岩变形和破坏具有突出的优越性．将模拟结果用于指导具体的施工，不仅控制了围岩的变形，而且降低了材料消耗，取得了较好的综合效益．     

高应力岩层巷道钻孔爆破卸压技术

为了深入研究深部高应力岩层巷道围岩松动爆破卸压技术,针对高应力巷道围岩受采动影响的变形破坏特点,采用FLAC数值模拟软件对深部动压巷道围岩进行了松动爆破卸压模拟,结果表明在松动区域轴向平行于巷道顶板和帮部时,在距巷道顶板和帮部围岩5 m处进行爆破,可以在巷道周围形成一个松动区域,使巷道围岩浅部应力与深部集中高应力隔离开,达到巷道围岩集中应力向深部转移和改善巷道围岩受力状态的目的.通过工程实践,验证了模拟方案的合理性,并使爆破参数得到了优化.     

深部巷道围岩钻孔卸压与围岩控制技术研究

针对深部开采条件下巷道围岩地应力增加、破碎岩体增多等一系列问题,导致传统支护手段难以有效控制围岩变形的现象,采用有限差分软件FLAC3D建立深部巷道钻孔卸压模型,对钻孔卸压前后巷道围岩应力分布规律与变形破坏特征进行了分析,结果表明,钻孔卸压技术可有效释放巷道围岩应力增高区的变形破坏能量,促使浅部围岩高应力转移至深部煤岩体中,显著改善围岩应力环境。基于对卸压钻孔参数的模拟分析,合理确定出钻孔卸压与主动支护技术参数。工程实践表明,该技术围岩控制效果显著。     

高应力煤巷卸压孔参数数值模拟分析

高应力是导致深部煤巷变形破坏的主要原因,钻孔卸压已成为围岩控制的主要方法之一。文章在分析钻孔卸压机理的基础上,用FLAC3D模拟研究了高应力煤巷卸压孔孔径、孔距和长度对卸压效果的影响,并对三者在卸压效果上的相互作用进行了分析,模拟表明:卸压钻孔孔径、孔距和长度共同决定了卸压效果,它们与卸压圈半径、卸压圈的叠加和围岩变形都紧密相关。该研究对高应力煤巷选择合理的卸压孔参数有一定的指导意义。     

煤巷钻孔卸压机理的数值模拟与应用

随着我国煤矿开采深度的不断增加，软岩巷道的数量越来越多，围岩应力越来越大，传统的支护方法在深部软岩巷道中往往难以达到理想的支护效果。而采用卸压的方法不失为解决这一难题的一种优先选择。围岩卸压是采用人为的方法改变围岩中的应力分布，使支撑压力峰值向围岩深部转移，使巷道处于应力降低区，从而提高巷道围岩的稳定性。钻孔卸压是卸压技术的一种，可收到较好的卸压效果。就其机理和效果结合一个工程实例进行了数值模拟，并将模拟结果用于指导具体的施工，收到了较好的围岩控制效果。     

卸压巷作用效果的平面数值模拟分析

针对塔山煤矿开采下组煤层所面临的临空开采动压显现情况所造成的回采巷道围岩应力高、围岩变形量大的特点,分析了卸压原理和预置参数,并利用RFPA模拟软件,以煤矿开采过程中的围岩应力动态演化过程为基础,对开采过程中有无卸压巷的围岩应力变化情况进行比较分析。结果表明,卸压巷与煤柱之间合理宽度为15m;开采过程中巷道围岩剪应力在工作面推进180m时达到最大值,并在工作面超前6m范围内塑性变形发生剪切破坏;通过开掘卸压巷,煤柱所受最大压力减少了22.6%,最大剪应力减少近50%,巷道围岩应力和顶底板剪应力也有不同程度的减少。研究结果为特厚煤层卸压巷的布置提供了参考。     

卸压爆破振动下锚索支护全煤巷道动力响应特征

针对目前参数不合理的卸压爆破常损伤巷道围岩,减弱防冲效果的问题,基于PASAT-M型便携式微震系统实测的卸压爆破振动参数,并引入爆源模型对爆破震源进行描述,由此在FLAC3D4.0平台上研究了卸压爆破下巷道围岩的损伤破坏模式以及锚索支护的振动特征。研究发现:剪切破坏是爆破振动下巷道围岩的主要破坏模式。爆破振动下近场围岩应力水平出现小幅增加,其中顶板内水平应力增幅约为8%,爆破帮内垂直应力增幅在8.3%,爆破后近场围岩的弹性应变能得到一定的释放。卸压爆破通过造成支护结构锚固段附近煤体变形损伤,而导致锚索支护轴力的降低。利用三维全景钻孔窥视方法对巷道围岩裂隙带进行现场实测,验证了数值模拟结果的可靠性。     

承压水作用下切顶卸压对煤层底板破坏深度影响的试验研究

为研究承压水作用下煤层顶板切顶卸压对煤层底板破坏深度的影响,以二维相似模拟试验台为基础,研制了简易底板承压水施加装置,并运用动态应变仪和全站型电子测距仪分别进行应力和位移监测。试验模拟了切顶卸压和常规开采条件下的煤层底板破坏深度情况,得到了2种不同条件下围岩应力场的变化规律和底板破坏深度值。试验结果显示:切顶卸压和不切顶卸压条件下,在近水体处的裂隙导升带破坏区别不大;监测到的煤层底板应力变化规律相似,但扰动强度不同。不切顶条件下的底板破坏深度比切顶条件下大,切顶卸压在一定程度上能够减小底板破坏深度。     

冲击地压应力状态及卸压治理数值模拟

深部开采中的冲击地压现象与巷道、采场围岩的应力状态密切相关，通过爆破卸压改变围岩的应力状态是最为直接和有效的治理措施．采用FLAC^3D对典型冲击地压巷道的应力状态进行了数值模拟，结果显示由于开挖卸荷作用引起的应力集中区域是冲击地压现象频发的部位．提出了两种孔深10m以及延伸辅助眼浅孔3种卸压治理方案，分别模拟卸压后围岩的应力分布状态，结果表明：3种方案都起到了缓解区域应力集中的效果，但延伸辅助眼浅孔方案卸压效果更明显，且打孔及装药容易，与掘进工作同步，是一种经济有效的治理方案．     

钻孔卸压开采的数值模拟

应用在巷道两帮打钻孔的方法,对程潮铁矿东西区结合部高应力区进行卸压开采分析,根据卸压机理结合工程实例对其进行数值模拟,分析在打卸压孔前后东西区结合部的应力分布特征。模拟结果表明,钻孔卸压开采有效地利用了卸压孔对巷道周围岩体的切割,使巷道围岩的集中应力向卸压工程转移,同时利用卸压孔的空间收缩来释放周围岩体的压力,最后达到减少巷道围岩受力和变形的卸压效果。     

深部开采高地应力区钻孔卸压数值模拟及应用

为防治三山岛金矿深部开采高应力作用下诱发的岩爆灾害,设计卸压钻孔方案减小水平地应力对围岩的影响。运用FLAC3D建立深部高应力巷道钻孔卸压的数值模型,分析了巷道钻孔卸压过程中采场周围岩体的应力和弹性应变能的变化。结果显示:钻孔卸压后,巷道水平和垂直方向最大应力有效转移,使巷道顶板和两帮应力均有显著下降,巷道围岩整体变形量减小,对缓解岩爆等地压灾害具有明显效果。现场布设的围岩应力监测系统显示,随着卸压钻孔的推进,围岩应力明显减小,证实钻孔卸压方案达到了卸压效果,提高了围岩稳定性。     

深部高应力下不同巷道掘进速率对围岩稳定性的影响

研究了不同加卸荷速率条件下岩石破坏特性及其蠕变性质, 结果表明, 加卸荷速率越大, 岩体的强度越大, 蠕变越小。同时以金川二矿区巷道掘进工作面的工程地质情况及生产技术条件为背景, 研究了掘进速度对巷道围岩稳定性的影响。研究结果表明: 掘进扰动在工作面前方和巷道周围尤其在四个角点位置引起围岩破坏, 随着掘进速率的增加, 破坏区体积减小; 岩体开挖卸载导致掘进工作面前方及两帮形成耳状应力集中区, 随着推进速度的加快, 掘进工作面前方应力区向工作面移动, 围岩应力及应力区面积均减小; 掘进扰动引起围岩的位移变形, 最大位移发生在巷道顶底部, 随着掘进速率的增加, 围岩的位移减小。现场生产时适当加快工作面掘进速率, 有利于保持巷道的稳定及改善巷道维护状态。     

隧道岩爆的判据与预测预报

通过对圆形隧道围岩应力和开挖后围岩内部裂纹扩展的特点进行分析,采用Griffith强度理论的破坏准则,得到了用岩石抗拉强度表示的隧道开挖中发生岩爆的判据,并可以较好的预测岩爆。根据隧道岩爆的特征提出了采用理论分析法和现场实测法进行预测预报,其研究结果可以为类似工程提供参考。     

均质圆形巷道蝶型冲击地压发生机理及其判定准则

从均质圆形巷道围岩塑性破坏区的产生、发展和爆炸式破坏的力学机制入手,揭示了巷道蝶型冲击地压的发生机理:在一定的应力和围岩环境中,由于触发事件的诱导作用,使巷道区域应力场突然发生某种改变,导致围岩蝶形塑性区瞬间出现急剧、跳跃式扩展,并以震动、声响和煤岩体抛出的形式释放存储于体内和围岩系统中的大量弹性能,出现爆炸式破坏的动力现象。巷道蝶型冲击地压理论阐明了冲击地压的发生条件,给出了"蝶型冲击三准则",为巷道冲击地压的预测、预报及其防治提供了新的思路。     

Effects of the axial in situ stresses on the zonal disintegration phenomenon in the surrounding rock masses around a deep circular tunnel

A new non-Euclidean model in which effects of the axial in-situ stress with arbitrary value on the zonal disintegration phenomenon in the surrounding rock masses around a deep circular tunnel is taken into account is established. The total elastic stress-field distributions of the surrounding rock around a deep circular tunnel including effects of the axial in-situ stress were given out. The strength criterion of the deep rock masses is applied to determine the occurrence of disintegration zones. The numerical computation was carried out. It is found from numerical results that number and size of fractured and nonfractured zones are sensitive to the axial in-situ stress, tangential, radial and axial normal stress, the intermediate principal stress coefficient and the rock mass rating classification RMR.     

岩体质量分级的Bayes判别分析方法

将Bayes判别分析方法应用于岩体质量等级判别与分类中,建立了岩体质量综合评判的Bayes判别分析模型.模型选用岩石质量指标、完整性系数、单轴饱和抗压强度、纵波波速、弹性抗力系数和结构面摩擦因数等6个指标作为判别因子;将岩体质量分为4个等级作为Bayes判别分析的4个正态总体;以隧道围岩实测数据作为训练样本,建立Bayes线性判别函数;以Bayes线性判别函数计算待判样品的Bayes判别函数值,以最大值对应的总体作为样品所归属的总体;最后以刀切法对判别准则进行评价以检验模型的优良性.研究表明,Bayes判别分析模型误判率低,识别正确率达96.67%.     

保护煤柱开采暗斜井矿压显现规律研究

 以谢一矿延伸交通井为研究目标,分析了延伸交通井在保护煤柱4271B8工作面跨采影响下井巷围岩矿压显现特征。根据实测资料对井巷受采动影响的变形规律、破坏特征进行了分析。借助于数值模拟方法,分析了跨采动压井巷在4271B8工作面回采时的稳定性特征,得到了井巷围岩应力分布特征及塑性区范围等。     

无煤柱开采围岩控制技术及应用

我国煤矿无煤柱开采技术研究与应用已有60多年.综合分析了沿空留巷、沿空掘巷、跨巷开采及采空区布置巷道等无煤柱开采方法及适用条件、围岩控制取得的研究成果.在沿空留巷方面的主要内容为:不同开采系统的沿空留巷类型、围岩变形与破坏特征;沿空留巷结构力学模型及围岩与支护作用关系;沿空留巷巷内基本支护、巷内加强支护、巷旁支护形式及...     

虹梯关隧道围岩岩爆分析

虹梯关隧道隧址围岩以硬质岩为主,该隧道属特长深埋隧道,其附近地质构造也十分发育,工程地质条件复杂,发生岩爆可能性很大。通过对岩爆影响因素的分析,采用水压致裂法地应力测试,经陶振宇判别法、切应力准则等应力判断方法,认为虹梯关隧道隧址部分地段可能会发生轻微～中等岩爆。