软岩破碎巷道大刚度二次支护稳定原理

从组成岩体的宏观和微观力学性质角度出发，分析了软岩、破碎巷道实施锚网喷二次支护后仍然破坏的原因和影响因素，应用软岩巷道支护理论，提出了一次锚网喷支护和二次料石碹支护的力学模型，分析了各自的力学特点，得出了锚喷网一次支护和大刚度高强度料石碹二次支护的支护方式，破碎、软岩巷道支护稳定原理为：一次支护让压，围岩体受力达到较低变形速率下的力学平衡，充分发挥围岩承载力，大刚度二次支护，减少巷道岩体偏应力，使巷道围岩切向应力相对降低，径向应力相对升高，促进围岩应力向稳定应力状态转化，优化了软岩巷道支护参数.通过在程村矿的软岩、破碎巷道采用二次支护实践，取得了良好的支护效果.     

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。     

复杂条件下松软散巷道围岩控制原理与应用技术研究

运用理论分析、数值模拟和现场试验的方法,研究复杂条件下松软散巷道围岩稳定问题,根据软岩巷道围岩强度低、对应力变化敏感、变形具有明显时间效应等特性,应用矿压显现特征,认为松软散巷道围岩控制的基本技术和控制过程为:应力转移降低巷道浅部围岩应力;采用高强度套棚,结合锚网索支护技术,提高支护强度和围岩自身稳定性;加强巷道两帮、底角支护,避免巷道局部受集中应力作用.该技术已成功应用于工程实践.     

低强度泥化软岩巷道变形机理及支护技术

针对新上海一号煤矿矿区低强度泥化软岩遇水弱化、体积膨胀特点,对巷道的变形机理及支护技术进行了优化。通过室内试验,得到了不同于其他软岩的物理力学特性;在此基础上,对巷道围岩变形及应力进行现场实测及数值模拟,分析了巷道的变形机理,并对其支护技术进行了优化;对采用新支护方案的巷道进行了监测,结果表明,新方案可有效改善围岩应力状态,控制围岩变形。本研究在低强度泥化软岩巷道支护技术上取得显著的效果,具有较高的实用价值。     

极软岩层巷道围岩控制机理及支护技术

为了探讨极软岩巷道围岩合理的控制方法,根据牛马司矿业公司水井头煤矿412下山地质构造条件和围岩特征,采用现场观测、X射线衍射图谱分析和钻孔窥视仪观测,分析了极软岩层巷道的岩石矿物成份、变形机理和破坏原因,提出了高阻让压、大刚度、高强度耦合支护技术,并运用FLAC2D进行数值模拟,结果表明采用大刚度、高强度耦合支护是可行的.根据现场监测数据和耦合支护原理,确定了合理的各支护环节耦合支护时间,工程实践表明,该技术能够软岩有效的控制极软岩巷道围岩的强烈变形,保证巷道的稳定,为解决类似条件的极软岩巷道支护问题提供了新的思路.     

梧桐庄煤矿轨道大巷非线性大变形支护技术分析

针对梧桐庄煤矿轨道大巷非线性大变形的情况,经过勘测分析,认为导致轨道大巷出现非线性大变形的主要原因为支护选择锚杆、锚索长度较短、水体侵蚀作用、巷道支护形式。结合深部高应力软岩巷道围岩控制理论,制定了预应力锚杆+锚索+高强度钢筋网进行一次支护,注浆+U型钢支架进行二次支护的巷道围岩支护技术,通过Flac3d与现场监测相结合的方法对支护方案的有效性进行了验证,结果表明,支护方案有效的控制了轨道大巷的稳定。     

煤矿深井高应力巷道支护技术应用

同煤集团某矿井属于深井开采,井巷常处于高地应力软岩环境,传统的棚式支护、低预应力低强度锚杆支护以及被动支护方式已经不能满足支护需求,需合理确定主动型联合支护方式。以某深井高应力巷道支护为研究对象,在研究地应力状态、围岩强度、岩石成分的前提下,通过数值模拟方式确定井巷最佳支护方案,选择高预应力高强度高刚度锚杆锚索联合的方式控制深部井巷围岩的稳定性。进行全面的顶底板、两帮的位移监测后发现,该支护方案下巷道整体变形量减少,两帮移近变形呈稳定状态的时间提前,明显改善了巷道顶底板变形状况,起到良好的支护效果。     

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.     

不同侧压系数下深部软岩巷道稳定性分析及控制

针对深部软岩巷道围岩大变形、岩体破碎及支护体损坏等控制难题,研究了不同侧压系数下深部岩巷围岩响应特征及支护技术。以邢东矿1126工作面运料车场为工程背景,运用理论分析、数值模拟方法分析不同侧压系数下深部直墙拱形岩巷围岩应力、偏应力第二不变量和塑性区的分布特征,得出深部软岩巷道失稳机制为:开挖引起浅部围岩应力集中、较深部围岩高畸变能积聚→岩层剪切错动→高畸变能释放→扩容大变形。基于提高浅部围岩承载强度,并适度释放围岩高畸变能原则,提出密集长锚杆索+强金属网+二次喷浆的支护技术。井下试验结果表明,该技术能够有效控制深部软岩巷道的变形破坏,保证巷道稳定。     

软岩巷道二次支护最佳时间研究

结合鲁新矿井软岩巷道＋570轨道石门工程实际,对软岩巷道二次支护最佳时间进行了研究,确定了最佳支护时间。从软岩巷道各种支护方式试验结果看,以初次锚网喷支护,二次大刚度、高强度支护来控制软岩巷道变形是科学合理的。支护优化后,巷道一次成巷率达95%以上,进尺明显提高,创下了月进尺90m的好成绩,同时顶板混凝土喷层极少出现大面积开裂脱落现象,取得了预期效果。     

南方复杂条件下的薄煤层开采巷道围岩支护问题及对策

针对复杂地质条件下南方薄煤层开采巷道出现的大变形与控制等问题,开展了一系列现场调查、理论分析和试验等研究。首先,分析了南方煤层地质条件、巷道变形特点和支护中存在的突出问题,同时进行了大量巷道变形的现场调研;然后,研究了薄煤层巷道变形破坏的影响因素和作用机理,主要体现在泥质岩类的物化膨胀与裂隙扩容、半煤岩巷道接触面滑移、水平构造应力挤压、工程扰动偏应力影响和高瓦斯孔隙压力弱化作用等;最后,阐明了复杂条件下薄煤层开采巷道的控制原理,强调应重视发挥巷道深部稳定岩体的承载能力,增强巷道围岩侧向支护作用,实现高阻让压和改善巷道围岩的整体力学强度等。提出了高强度自动让压桁架锚索支护系统和叠加拱“长、短”密集锚索支护技术,并分别进行了软弱半煤岩巷道的返修控制和松散煤岩体巷道支护技术的现场试验研究。监测表明,支护后的巷道围岩变形量都在可控范围之内,满足生产要求。     

弱胶结软岩巷道围岩应力与位移分布规律及支护技术

针对西部浅埋弱胶结软岩巷道的复杂地质条件,基于X射线衍射试验、电镜扫描、岩石力学物理试验与现场监测,揭示了西部浅埋弱胶结软岩巷道围岩变形破坏失稳机理。根据巷道围岩大变形破坏特征,建立了FLAC3D数值模型,模拟演化了弱胶结软岩巷道的围岩应力位移分布规律和塑性区范围,研究结果表明:弱胶结软岩巷道围岩最大主应力决定了巷道围岩的破坏深度,且随围岩深度近似呈"へ"形分布;巷道围岩不同方向深部变形s与巷道表面距离h呈负指数衰减变化的关系。通过对比分析,数值模拟塑性区范围和地质雷达探测松动圈厚度基本一致,从而为弱胶结软岩巷道围岩稳定性分析及支护加固方案设计提供了科学指导。最后针对弱胶结软岩巷道塑性区范围,提出了"锚网喷主动支护+36U型钢支架+全断面锚注"的联合支护技术,现场监测结果表明改进的支护方案可以有效控制巷道围岩变形及塑性区的扩展,保证了巷道的长期稳定及安全。     

深部巷道围岩力学特征及其稳定性控制

通过对深部岩巷开挖后围岩应力演化特征、变形破坏规律的分析,揭示了深井岩巷围岩稳定性控制机理.由此提出了深部巷道锚网索刚柔耦合及围岩整体注浆加固支护技术,即在高强度、高预应力锚杆支护的基础上,适时实施锚索关键部位加强耦合支护及围岩注浆加固和底板超挖锚注回填,并在施工过程中通过反馈信息进行参数优化.工程实践表明,该技术能够较好地控制深部岩巷围岩变形.     

富水软岩巷道稳定性控制技术研究

富水条件下软岩巷道容易出现大变形及围岩强度大幅度降低等情况,对矿井的生产安全造成极大威胁。为探索富水软岩巷道稳定性控制技术,结合新上海一号煤矿113082工作面运输巷工程实例,采用理论分析方法研究了地下水对巷道围岩及支护结构的影响,提出围岩稳定性控制对策,并对控制方案进行数值模拟验证。针对富水软岩巷道,首先采取导、疏结合的控水措施,减小对原有围岩强度的影响,降低对支护结构的损害;其次采用全断面、多手段联合加固的支护措施,控制围岩变形。工程实际及数值模拟结果表明,对于富水软岩巷道采取以上技术措施,能够有效保证巷道的稳定性。     

孤岛工作面回风巷围岩控制与支护技术

以鹤壁四矿2604孤岛工作面回风巷为研究对象,采用FLAC3D模拟了巷道围岩的垂直应力,得出了巷道垂直应力与围岩深度的关系曲线。围岩垂直应力峰值点位置相差较大,顶板和采空侧围岩深部垂直应力趋于一定值,煤柱边缘垂直应力较小。针对围岩破碎,顶煤厚度大,提出了高强高预紧力锚杆与斜拉锚索梁结构联合控制技术,使浅部围岩与深部围岩形成统一的承载结构,矿压观测结果:顶底板相对移近量为215mm,两帮相对移近量为157mm,顶板离层量为35mm,为类似条件下的巷道支护提供借鉴。     

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。     

薄煤层开采软弱煤岩体巷道变形特征与稳定控制

针对百色矿区薄煤层开采条件下半煤岩巷道大变形及难控制等问题开展了一系列研究工作。首先,在巷道工程资料与数据的基础上,开展了薄煤层回采巷道工程地质特征的分析,发现薄煤层巷道围岩地质构造普遍较为复杂,岩体完整性差;现场监测了回采巷道围岩的变形全过程,分析了掘巷影响阶段、掘巷影响稳定阶段和工作面回采期阶段等时期的围岩工程行为及变形特征。然后,根据所收集的岩样和自制的煤岩组合体试样,分别进行了点载荷强度和不同高度比的煤岩组合体力学强度试验,结果表明,此类岩石力学强度较低,煤体与岩体破坏呈不均匀性。最后,在现有的理论基础上,分析了半煤岩巷道的滑移机制,推导了煤岩体层间滑移与巷道围岩失稳的本构方程,根据锚索的挤压承载和锚杆抗剪作用机理等阐明了软弱半煤岩巷道控制原理和支护要点,提出了以"顶板预应力长锚索+帮高刚度桁架锚索"为主体的"锚、网、索、梁"整体支护技术。支护试验表明:所提出的支护技术对于半煤岩巷道的控制效果较好,围岩变形在可控范围之内。     

复杂膨胀性围岩条件下交岔点支护技术研究

针对复杂膨胀性围岩条件下交岔点高应力集中区围岩稳定性控制和支护技术难题，通过对交岔点围岩变形表现形式、交岔点围岩变形机理的研究分析，提出了交岔点支护难点及重点。基于围岩控制理论分析，提出了“有限让压的柔性支护+全断面封闭抗压的刚性支护技术”，前期柔性支护采用“高强、高预应力锚杆+锚索+喷浆”联合支护有限度控制围岩变形，允许围岩在可控范围内释放围岩应力|后期通过架设异形支架与支撑架组成的联合支护体并喷射混凝土对交岔点围岩进行全断面封闭抗压支护，有效控制巷道交岔点围岩的变形。确保了交岔点围岩变形的整体可控性、稳定性，达到了预期支护效果。     

糯东煤矿副平硐返修段围岩控制技术

糯东煤矿副平硐原支护方式采用U型钢支护，但局部区域由于地质条件复杂，围岩强度低，没有达到预期的支护效果，支架扭曲变形，巷道围岩破碎、变形严重。针对糯东煤矿副平硐出现的支护问题，采用钻孔窥视仪，对副平硐严重变形段进行钻孔窥视，测定围岩松动圈范围。根据钻孔窥视结果，结合工程类比法，确定副平硐严重变形段返修支护方案为锚杆支护+金属网+U型钢联合支护+喷射混凝土支护。巷道矿压监测结果表明，巷道围岩得到了有效控制，巷道断面能够满足矿井实际安全生产需求。     

基于岩石强度理论计算的软岩巷道支护方法

本文以新强煤矿巷道支护为工程实例,根据岩石强度理论,对采区软岩巷道围岩特性进行了理论计算。对巷道围岩性质、原有支护方式进行了计算分析。通过理论计算,设计出锚网索联合支护形式,通过现场观测证明对该矿软岩巷道实施的锚网索联合支护获得成功,解决了该矿高应力软岩巷道的支护难题。