骑跨采动压巷道围岩稳定性数值模拟

针对巷道围岩遇水膨胀软化、岩石流变特性显著及长期受采动支撑压力作用的特点,应用FLAC数值软件分析骑跨采动压巷道在不同垂距及水平距离下巷道围岩的稳定性,并研究巷道围岩应力场、变形场及塑性区的变化特征.研究结果表明：巷道围岩变形表现为以底鼓变形最大,两帮变形次之,顶板变形量相对较小的特点;受支撑压力的影响,巷道围岩的应力、变形及塑性区分布呈现明显的不对称性;随着垂距及水平距离的增加,巷道围岩应力及变形呈现出不同程度的减小趋势.     

不同岩性围岩变形随巷道埋深变化分析

分析了不同岩性围岩表面位移、围岩松动圈及塑性圈半径随巷道埋置深度即原岩应力变化,结果表明:围岩表面位移随巷道埋深即原岩应力加速增加,围岩松动圈及塑性圈范围随巷道埋深近似线性增长。围岩岩性越差,围岩表面位移随原岩应力增长速度增加越快,而松动圈及塑性圈范围随巷道埋深即原岩应力增长有趋于稳定的趋势。     

不同断面形式深埋巷道围岩破坏数值模拟分析

以Ⅲ级围岩为例,利用有限差分软件FLAC对不同埋深情况下不同断面形式的巷道进行数值模拟,分析矩形、直墙拱形和圆形断面巷道围岩应力应变、围岩塑性区随埋深的变化规律及特点。结果表明：拱形断面巷道的围岩变形、围岩塑性区最小,尤其是顶板下沉量较矩形和圆形断面巷道的要小得多;圆形断面巷道围岩水平向位移最小;矩形断面巷道围岩应力及变形随埋深增加幅度都要大于拱形和圆形断面巷道。     

深井软岩表面变形随围岩性质变化分析

依据理论分析得出的圆形巷道围岩表面变形计算公式,分析了原岩性质对围岩表面变形影响。分析结果表明：随原岩应力增加,不同岩性围岩表面变形增长速率不同,深井软弱围岩表面变形显著;通过注浆法改变围岩性质,提高围岩粘结力和内摩擦角是减少围岩表面变形,保持围岩稳定较为有效的手段。     

高应力回采巷道围岩变形特征及协调支护技术研究

为了研究高应力条件下回采巷道围岩变形特征,以石板沟煤业18002工作面回风巷为研究对象,根据该巷道工程地质特点,采用FLAC3D数值模拟软件,分析高应力工作面回风巷的变形影响因素,提出高预应力高强锚杆与锚索协调支护的总体思路．分析可知,围岩变形较大是多重原因综合作用的结果;采用高预应力高强锚杆．锚索协调支护对高应力巷道围岩变形控制效果明显;工业性试验结果表明,该技术能有效控制巷道围岩变形,为矿井安全生产创造条件,并取得较好的效果．     

回采巷道锚杆支护两帮稳定性分析

根据巷道围岩应力变化特点结合锚固体变形破坏的相似材料模拟试验,分析了巷道两帮锚固体的变形破坏特征,指出锚杆支护巷道两帮表面主要发生张性破坏,锚固体内部发生剪切破坏,据此建立起回采巷道锚杆支护两帮稳定的分析模型,提出了两帮稳定的判别准则,即锚固体中锚杆的拉应变必须小于锚杆的允许拉应变,在巷道两帮围岩较松软时,还必须满足巷道周边位移值的要求.     

回采巷道锚杆支护两帮稳定性分析

根据巷道围岩应力变化特点结合锚固体变形破坏的相似材料模拟试验, 分析了巷道两帮锚固体的变形破坏特征, 指出锚杆支护巷道两帮表面主要发生张性破坏, 锚固体内部发生剪切破坏, 据此建立起回采巷道锚杆支护两帮稳定的分析模型, 提出了两帮稳定的判别准则, 即锚固体中锚杆的拉应变必须小于锚杆的允许拉应变, 在巷道两帮围岩较松软时, 还必须满足巷道周边位移值的要求     

对轴对称荷载作用圆巷围岩理想弹塑性分析解的讨论

对轴对称荷载作用圆巷围岩理想弹塑性分析解——Kastner解适用于软岩和小变形情况,若用于非软岩和大变形情况,从Kastner方程会导得：不论巷道围岩塑性变形多大,巷道周边切应力恒等于岩体峰值强度;围岩所承受的地应力可以随围岩塑性区半径增大而持续增大,随巷道周边位移增大而持续增大;此外,Kastner解中切应力分布曲线在围岩弹、塑性区交界处有尖峰向上的应力集中.采用符合岩石实际的弹性、非线性硬化和软化光滑连接的应力-应变关系得到的巷道围岩分析解,可以弥补以上三点不足,恰当地反映巷道临界深度和巷道围岩自承地应力极限问题;所绘出的切应力分布曲线在围岩弹、塑性区交界处光滑连接,因而有更广的适用性和精确性,对巷、隧道围岩大变形支护设计有参考作用.     

不同服务期煤矿巷道锚杆的受力特征

利用锚杆无损检测技术对3个矿区不同服务期的回采巷道锚杆进行轴力检测,获得了锚杆轴力的变化特征以及锚杆受力的统计规律,结果表明:不同矿区回采巷道锚杆受力的变化规律基本一致,在巷道掘进期,锚杆轴力迅速增大,在距离巷道掘进面一定距离后增加幅度逐渐减缓;当巷道变形进入稳定期后,锚杆的轴力呈增加的趋势但变化幅度不大;在工作面回采期,锚杆轴力普遍较大,且随工作面的推进,锚杆轴力变化显著,最大受力超过10t.锚杆的轴力变化与巷道围岩中的应力调整是相对应的,锚杆的受力状态和变化趋势可反映巷道围岩的变形和稳定状态,不同时期锚杆受力演化规律可为锚杆支护设计和参数优化提供依据.     

采动巷道岩体变形与锚杆锚固力变化规律

阐述了采动巷道围岩的变形规律,探讨了低阻力端锚和高阻力全锚锚杆在巷道围岩变形损伤过程中锚固力的变化规律,揭示了锚杆支护与围岩的作用机理,为采动巷道锚杆支护的选型设计及扩大使用范围提供了科学依据     

强初撑急增阻高阻力锚杆的支护机理

阐述了锚杆锚固力随巷道围岩变形损伤而呈现的上升、稳定、衰减和失效的变化规律,提出了提高锚杆预应力,采用全长树脂锚固,可明显改善锚杆的实际工作特性,实现锚杆强初撑、急增阻和高阻力,提高围岩的自承力,人有效控制软岩、采动巷道的围岩变形。     

深部软岩巷道围岩变形分析与控制

针对某深部软岩巷道支护困难问题,首先对围岩进行力学性能试验,然后利用有限元分析方法,在基于不同埋深软岩巷道围岩变形特征研究的基础上,从巷道开挖和围岩支护两方面对深部高地应力软岩巷道围岩变形与控制进行深入研究.结果表明:随软岩巷道埋深增大,巷道围岩变形呈线性增大趋势;在深部高地应力下掘进巷道时,全断面开挖法围岩变形最大,台阶法次之,CD法最小;支护时采用柔性与刚性联合支护,围岩变形最小.联合支护技术能充分释放软岩巷道围岩变形能,发挥围岩自承能力并与支护体系共同作用,可以有效控制深部软岩巷道围岩变形,从而保证深部软岩巷道围岩的稳定性.     

深部高应力回采巷道支护技术研究

针对深部开采巷道围岩变形快、变形量大的重大难题,根据兴东矿2121工作面回采过程中巷道围岩的变形特征,通过普氏理论计算出锚杆(索)支护参数,提出了5种不同支护方案,利用FLAC3D数值模拟软件,依次计算出各种方案的顶板下沉量和两帮移近量。结果表明:(1)深部巷道在高应力作用下,巷道围岩变形总量较大,特别是在巷道变形初期,巷道围岩变形速率大,在此条件下采用锚杆索联合支护,可以有效控制围岩的变形和破坏;(2)通过加强两帮的支护,可提高深部巷道围岩整体的承载能力,减少顶板下沉,促进顶板形成稳定结构;(3)增加锚索的预紧力,使锚杆与锚索同步承载,可大大增加支护结构的稳定性,有效控制围岩变形。现场试验表明,锚杆索联合支护可有效提高巷道围岩的承载能力,减少围岩移动和变形,具有良好的支护效果。     

地下巷道锚杆作用机理的流变分析

对于采用锚杆支护的巷道，根据流变力学的基本理论，分析了两向等压条件下锚杆支护区围岩应力－位移随时间的变化规律，建立了与时间有关的锚杆支护护破坏准则，对地下水巷道的支护设计具有一定的参考价值。     

树脂锚杆轴力分布与围岩强度的影响分析

树脂锚杆在我国煤矿巷道支护以及各类工程中都有广泛的应用,主要用于岩石岩土中的锚固支护。为研究不同围岩环境对树脂锚杆锚固性能的影响,利用非线性有限差分数值模拟软件Flac3D建立锚杆拉拔实验模型,分析不同围岩强度下树脂锚杆轴向位移和轴向应力分布的变化,结果表明:高围岩强度下的锚杆锚固段轴向应力相对增大,整体轴向位移降低,孔口处轴向位移相对较小,而低围岩强度下的轴向应力基本呈线性分布。不同围岩强度条件下的锚固剂剪应力变化趋势基本相同,距孔口约200mm处的锚固剂剪应力分布曲线发生交汇,距孔口0～200mm的坚硬强度围岩最大锚固剂剪应力较大,大于200mm则软岩强度较大,根据结果提出了增强树脂锚杆拉拔性能的意见。     

基于对数应变的圆形巷道围岩开挖应力分析

针对长的圆形巷道,围岩为均质、各向同性的弹性体,基于对数应变,采用变形后的坐标,建立了由应力表示的平衡微分方程和变形协调条件;根据开挖问题的边界条件,采用改进的Eu-lar法提出了该非线性微分方程组的数值求解方法;最后通过算例,根据不同的力学性质参数弹性模量,分析计算了巷道在开挖作用下围岩应力和变形的分布规律与特征,计算结果显示:当相对弹模小于10时,大应变效应十分显著,有明显不同于小应变模型的结果.     

不同开采条件下巷道围岩支护反力理论分析

目前对深部巷道围岩表面变形理论计算公式仅限于截面为圆形的巷道,但在工程实例中多采用矩形巷道.就目前常见的深部开采条件,采用面积等效原理进行理论分析和数值模拟分析,即将矩形巷道采用等面积原理等效于相应的圆形巷道来计算围岩表面的变形.考虑不同截面尺寸,不同巷道埋深及不同岩性这3个因素,分别选取5个水平,进行正交试验设计出25组不同开采条件下巷道围岩表面变形.初步设计出各开采条件下的最佳支护方案,并在此基础上确定淮北袁店二矿101运输巷道控制围岩稳定的合理锚杆支护参数.     

深部岩巷快速掘进合理支护参数研究

为提高袁店二矿101采区运输上山及石门岩巷快速掘进速度,本论文通过现场实测围岩表面变形随时间变化以及围岩松动破碎范围,结合数值模拟对目前支护合理性以及存在问题进行了分析;针对该巷道具体工程实际,确定了合理锚杆支护参数,实现岩巷高效优质快速掘进.     

深井软岩巷道底板卸压钢丝绳网锚注支护技术研究

针对平顶山天安煤业股份有限公司一矿深井软岩回风上山巷道工程地质条件和围岩变形特征,采用数值计算方法,研究了底板卸压槽卸压前后巷道围岩应力场、塑性区的变化规律,分析了底板卸压槽卸压机理,提出了钢丝绳网锚注支护技术,并进行了工业性试验。研究结果表明:(1)巷道底板开掘卸压槽卸压后,底板围岩垂直应力和水平应力的高应力区及其峰值应力均向底板深部转移。卸压后底板同一深度的围岩应力均小于卸压前的围岩应力;卸压后巷道顶底板和两帮围岩的塑性区范围均增大,底板卸压效果明显。(2)深井巷道围岩的破碎区和部分塑性区是支护的重点。回风上山巷道采取开挖底板卸压槽、钢丝绳网锚杆支护和围岩注浆加固等支护措施后,在围岩中形成了锚注体支护圈,提高了围岩的强度和自身承载能力。巷道围岩经历加速变形阶段、减速变形阶段和稳定变形阶段后,一直处于稳定变形状态。卸压槽+钢丝绳网锚注支护在回风上山巷道的支护试验取得成功,可为深井软岩巷道支护提供参考依据。     

锚固巷道围岩结构动态响应规律研究

针对冲击矿压显现主要发生在巷道的现状,运用理论分析、数值模拟及工程实践等方法,研究了P波作用下锚固巷道围岩与锚杆动态响应规律.结果表明:巷道迎波侧与侧向位置是重点支护位置;应力波作用是迎波侧围岩变形的主导因素,迎波侧锚杆轴应力先小幅下降而后迅速增大,最后稳定在峰值,而主次承载结构不同的动态响应是侧向位置围岩变形的主导因素,侧向位置锚杆轴应力呈"双峰"特性;结合现场分析了围岩层裂垮落与锚杆冲击拉断两种典型的破坏类型,并从改善支护参数和煤岩体强度弱化两方面提出了防冲建议.