深井软岩巷道底鼓变形破坏机理及控制技术

针对贵州金佳矿111813回风联巷底鼓变形严重等问题,本文通过现场调研、室内试验、理论分析及数值模拟等研究方法,揭示底鼓的变形破坏特点及破坏机制,提出相应的底鼓控制对策,认为巷修时对关键部位的支护增阻能有效防止点-面破坏;改善底板围岩的水理化环境,管控底板水平向应力状态是底鼓整体控制设计的关键。基于此设计了以底板灌浆+横向钢管梁+浅底锚注为主,配合U型可缩性支架,预制小挠度反拱的高阻联合支护方案,后期通过工业性试验对控制设计方案进行了验证,监测结果显示:支护50 d巷道变形趋于稳定,底鼓日均增幅小于1.0 mm,有害变形在可接受范围内,底鼓得到有效控制,断面施工设计满足支护预期。     

底角锚杆在深部软岩巷道底臌控制中的机制 及应用研究

 底臌作为深部巷道围岩变形与破坏的主要方式,一直是煤矿深井开采及其他地下巷道工程中难以解决的问题之一,如何有效地控制底臌成为巷道支护中首要考虑的问题。通过多个试验巷道工程底臌控制措施的对比研究表明,底角锚杆技术对于控制底臌起到了积极的作用。运用三维数值模拟方法,研究底角锚杆在控制巷道底板变形中的力学过程,分析分步开挖下底角锚杆力学性能发挥的时间效应,从而提出底角锚杆控制底臌的工作机制。底角锚杆在控制底板变形中的作用,主要是通过成排置入底板的杆体,利用材料自身的抗弯刚度,切断底板基角部位的塑性滑移线,对于岩体结构为块状结构或块裂结构的深部软岩巷道支护工程,可以有效控制巷道底臌。同时,结合具体的深部巷道工程实例,针对巷道底臌的变形机制及变形特征,合理应用底角锚杆控制底臌技术,提出非对称设计方法,有效控制了底板变形,对于深部巷道底臌的控制及防治具有理论指导意义。     

软岩巷道底鼓机理分析

近年来,随着煤田深处矿业工程的不断延伸,巷道围压逐渐增大,巷道发生底鼓的现象也愈演愈烈,巷道底鼓是造成巷道变形破坏的常见形式。文章分析了巷道底鼓的主要因素,通过工程实例,简述了巷道的底鼓变化规律以及两帮对于巷道底鼓的联动作用,同时有针对性的提出了锚网索支护对于巷道底鼓变形量的影响。文章为维护巷道及底鼓的治理提供了一定的依据。     

加固两帮控制深井巷道底鼓的机理研究

巷道围岩是由顶板、底板、两帮组成的复合结构体,回采巷道两帮为软弱煤体,直接影响到底板的稳定性。通过数值计算,模拟了两帮煤体强度对底鼓的影响,煤体强度越大,底鼓量越小,反之,底鼓量越大。因此,提出了加固两帮控制深井巷道底鼓的构想,工程实践证明,加固两帮可在一定程度上控制深井回采巷道底鼓。     

软岩巷道底鼓治理机理分析

近年来,随着矿井深度的不断增加,底鼓现象已成为软岩巷道与弱结构巷道围岩变形和破坏的主要特征与形式之一,为了控制软岩巷道底鼓,本文分析了动压及软岩巷道底鼓的成因,依据工程实例,来阐述巷道底鼓的变化规律及顶板和两帮对巷道底鼓的作用,并提出了针对锚网索支护对巷道底鼓变形的影响。文章为巷道的支护和底鼓的治理提供了依据。     

软岩巷道底臌治理控制机理

由于软岩巷道掘进或回采的影响,引起其围岩性质和应力状态发生了变化,使巷道顶底板向巷道内发生变形产生底臌。底臌导致巷道断面缩小,阻碍运输和人员行走,妨碍通风,许多矿井不得不投入大量人力、物力做一些临时处理工作。底臌严重的矿井,往往造成整个巷道报废,严重影响了矿山的生产和安全。为了更好预防底臌的产生,必须要对底臌治理控制机理进分析,本文主要从应力削弱原理和承载拱原理进行研究。     

沿空巷道底鼓力学原理及控制技术的研究

应用数值模拟方法对沿空巷道围岩的应力分布和底鼓过程进行了分析，认为沿空巷道靠近采空区的底板中无水平应力的影响，底板岩层在实体煤帮高应力的作用下向巷道内和采空区运动形成底鼓，而窄煤柱在底鼓过程中起到了抑制作用。同时介绍了沿空巷道的底鼓控制技术及其在工程实践中的应用。     

泥质软岩巷道底鼓力学计算及其优化治理

对高应力膨胀软岩条件下的巷道底鼓机理进行了分析,提出了复杂条件下复合型底鼓的力学模型,推导了巷道底板塑性区范围及底板压力的本构方程,达到了控制巷道底鼓变形的效果。     

软岩大变形巷道底臌破坏机制与支护技术研究

 随着资源开采由浅部向深部转移,如何有效地控制底臌成为深部软岩巷道支护中首要考虑的问题。针对国投新集刘庄煤矿围岩破坏严重、难支护的情况,结合刘庄煤矿制冷硐室所处的地质环境特点,在巷道围岩的物理力学特性、岩石矿物成分分析、现场地应力测量、现场大型真三轴流变试验的基础上,分析巷道底臌的主控因素,研究表明：本巷道底臌变形主要是由于软弱围岩在较高的水平构造应力作用下,产生明显的流变变形所致。在此基础上,对该巷道进行支护设计优化,提出一种由U型钢可压缩支架和泡沫混凝土填充结合预应力锚索的被动卸压与主动施压相结合的底臌变形控制方案,并通过数值方法验证该方案的合理性。     

注浆法控制巷道底鼓机理及其数值模拟分析

分析了高水速凝材料注浆控制巷道底鼓的机理，针对东庞矿2610工作面巷道底鼓现象，提出具体的注浆方案，应用FLAC软件进行了数值模拟分析，模拟结果显示注浆法能够很好地控制巷道底鼓和围岩变形，值得推广。     

深部开采中巷道底鼓问题的研究

巷道围岩控制是深部资源开采中的关键问题，而要攻克深井软岩巷道支护的难关，就必须首先研究底鼓的机理及其防治措施。在大量现场研究、实验室模拟实验和数值计算的基础上，探讨了巷道底鼓的基本特征，分析了4种类型底鼓的机理及影响因素，综述了我国近年来防治底鼓的有关研究成果，最后介绍了2个防治巷道底鼓的实例。     

深部煤巷底臌控制机制及应用研究

 以徐州矿区发生非线性大变形破坏现象的深部煤巷围岩结构体为研究对象,从围岩3个部位相互作用的角度提出有效控制底臌的新方法。通过对围岩物理力学性能的测试、理论分析、数值模拟、现场试验的研究,得出采用锚网索耦合支护技术控制底臌的力学作用机制：利用关键部位施加锚索,减小顶板松动岩体通过两帮传递到底板上的压力,有效减小底臌量;利用锚网注浆增加两帮岩体强度及减小收缩量,限制两帮对底板两侧形成的固定约束向深处转移,以减小发生底臌的底板宽度;对底角施加刚性锚杆及注浆,分解来自两帮的挤压应力,提高底角抵抗剪切滑移破坏的强度,控制底臌。在该原理下提出控制设计,运用到夹河煤矿－850 m水平煤巷,监测结果表明：基于技术原理下的支护设计可以有效控制深部煤巷大变形和底臌的发生。     

洞空巷道底鼓力学原理及控制技术的研究

应用数值模拟方法对沿空巷道围岩的应力分布和底鼓过程进行了分析,认为沿空巷道靠近采空区的底板中无水平应力的影响,底板岩层在实体煤帮高应力的作用下向巷道内和采空区运动形成底鼓,而窄煤柱在底鼓过程中起到了抑制作用.同时介绍了沿空巷道的底鼓控制技术及其在工程实践中的应用.     

高应力软岩巷道支护失效机制及控制研究

 为明确高应力软岩巷道支护失效机制并验证新型支护形式的有效性,以赵楼煤矿千米深井为工程背景,在围岩变形破坏及支护失效规律现场探测、监测分析基础上,采用数值计算方法,通过对FLAC3D中BEAM单元的修正处理实现了拱架支护体系的精细化模拟,讨论了支护强度等级(拱架形式)、地应力等级、围岩强度等级三个因素对巷道围岩变形量、塑性区范围、支护构件受力状态等的影响规律。在此基础上分析了高应力软岩巷道支护失效机制。对于高应力软岩巷道来说,锚网喷支护具有明显的局限性;具有一定刚度和强度的拱架是一种行之有效的围岩控制途径,是必要的。采用方形钢管约束混凝土拱架支护体系进行现场试验,新型高强拱架支护方式使得巷道围岩稳定性得到有效控制。     

济宁2#煤深部回采巷道变形破坏规律及对策研究

 随着深部地质环境的不断恶化,深部资源开采中重大灾害事故增多,巷道支护出现冒顶、底臌、顶板下沉等破坏现象。以济宁2#煤矿九采区93上06回采巷道为研究对象,通过数值模拟手段再现变形破坏过程,分别对顶板下沉、底臌变形、轴向楔体破坏和沿结构面冒顶4种变形破坏规律进行分析。针对破坏特征,提出巷道支护的优化方案。工程实践表明,通过改变巷道的断面形式、挖掉直接底泥岩和打底角锚杆可以有效地控制巷道的底臌,调整支护参数可以有效控制巷道的顶沉和冒顶。     

深井煤层巷道围岩控制技术及试验研究

分析深井煤层巷道围岩变形特征和支护失效的原因，提出此类巷道的内外结构耦合平衡支护原理。对深井煤层巷道的围岩控制，必须有较高强度的支护结构参与巷道开掘后围岩应力的调整过程，减少围岩内部煤体强度损失。在巷道周围应尽快形成稳定内部承载结构，这样才能缩小围岩塑性流动区的范围，维护巷道的稳定。进行工业性试验，取得较好效果。     

兴安矿深部软岩巷道大面积高冒落支护设计研究

普通小面积冒落支护技术已经被掌握，但是大面积高冒落很难被控制。兴安矿四水平重车线巷道破坏严重，发生大面积高冒落，冒落区长度为150m，最大冒高为8．6m，被称为“一线天”。通过对兴安矿四水平重车线高冒区支护现状进行现场调查和分析研究，发现其破坏原因主要有：（1）围岩强度低且层理发育；（2）原支护形式不合理；（3）水理作用；（4）巷道埋深大；（5）构造应力影响大。根据现场工程地质条件、岩石特性和破坏特点，通过室内试验，确定其软岩变形力学机制为高应力膨胀性软岩，并提出采用“双曲拱”柔层桁架支护技术进行支护，使巷道在空间上形成上下双硐室。工程应用效果表明，“双曲拱”柔层桁架支护技术是一种有效控制深部软岩巷道大面积高冒落的支护形式。