海域第三系软岩巷道蠕变控制及支护机理研究

H2101是我国第一个海下采煤工作面.巷道围岩属于第三系软岩,所以巷道支护难度非常大.根据岩石和围岩的蠕变机理以及软岩流变控制原则,建立龙口矿区北皂煤矿海域第三系软岩巷道围岩蠕变最优支护计算方法,求出软岩支护的两个重要参数,即最优(小) 支护力和围岩最大允许变形量,作为进行支护设计的重要参数,为解决海下安全开采提供了理论依据.     

软岩巷道变形与压力分析、控制及预测

博士学位论文煤炭一直占我国能源的70%以上,在国民经济建设中占有举足轻重的地位。随着煤炭开采越来越向深部发展,矿井软岩巷道的支护与维护问题显得越来越突出。能否解决好软岩巷道的支护问题,是煤炭开采向纵深发展和安全生产的关键,迫切需要对其进行深入的研究和探索。本文系统地论述了软岩的特征及其力学属性、软岩巷道破坏的特点、围岩变形的影响因素和软岩巷道的支护原则及其巷道的维护方法等。从软岩巷道承载机理出发,分析了软岩巷道支护与围岩相互作用机理、锚杆与围岩的最佳匹配强度,并对软岩巷道围岩压力和支架载荷作出了解析分析,为软岩巷道围岩及支护变形控制分析和数值计算奠定了理论基础。本文重点应用矿压理论和非线性有限元方法,探索了软岩巷道支护变形和压力计算的反算法、内外边界元方法和开巷初期临时支护压力预测等新方法。这几种方法避免从正面直接研究问题的复杂性,而是以实测软岩巷道围岩位移(或压力)为依据,利用Hooke-Jeeves优化方法,将计算位移(或应力)向实测位移(或应力)逼近,从而反推算出作用于巷道支护上的围岩压力分布。实现边界罚单元与有限元法的结合,可直接预测开巷初期围岩压力的分布,推导了带有边界罚单元的有限元方程。论文中应用国际上著名的大型有限元分析SAP,ANSY     

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1 000 m深井为工程背景,在现场监测围岩变形破坏及支护失效规律的基础上,通过对FLAC3D中beam单元的修正处理,实现拱架支护体系的精细化模拟,讨论支护强度等级(拱架形式)、地应力等级、围岩强度等级3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,分析高应力软岩巷道支护失效机制。对于高应力软岩巷道,锚网喷支护具有明显的局限性;而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。采用方形钢管约束混凝土拱架支护体系进行现场试验表明,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。     

基于FLAC3D的巷道分步开挖支护稳定性模拟研究

针对陈四楼煤矿-850m深部软岩巷道,为研究巷道开挖时和支护后围岩稳定性,本文基于巷道围岩支护理论,采用FLAC~(3D)对巷道围岩进行模拟,锚杆加喷浆支护的方式,提高锚固岩体的稳定性,并对锚喷支护前后的围岩应力和位移变化进行分析。研究表明支护后围岩塑性区范围减小幅度在20%～30%,且最大应力值下降10. 88%;有支护下的围岩位移变形量仅为未支护时围岩位移变形的5. 9%;发现第二次支护对第一次支护具有加固作用,且随着开挖深度及长度的增加,支护体最大应力值和位移值均有所增加。研究工作可为相似深部软岩巷道支护工作提供依据。     

软岩巷道围岩流变特性试验研究

流变特性是软岩固有的属性，在长期荷载作用下的软岩巷道支护设计必须考虑岩石的流变特性。针对“三软”煤层巷道围岩大变形、难支护的具体情况，以显德汪矿的主运输大巷为研究对象，进行了三轴压缩流变试验，获得了泥岩的流变参数，从而为下一步的软岩巷道支护设计、施工提供了科学的依据。     

中空注浆锚索技术在软岩高地应力巷道的应用

针对清水营煤矿软岩巷道围岩失稳变形严重现象,本文主要对失稳原因进行分析总结,提出以中空注浆锚索补强加固为主的支护方案。文章介绍了中空注浆锚索支护原理,进行了中空注浆锚索支护试验,发现巷道顶板和帮的位移变形明显减小,变形量得到有效控制,减小了围岩的松动不稳定范围提高了巷道的持续承载能力和稳定性取得了良好的支护效果。     

高应力软岩巷道及底臌治理技术方案研究

本文以北徐楼煤矿为例,针对具有明显的深部软岩特征的煤矿,在保证深部巷道围岩稳定下,通过改变巷道支护结构、对深部巷道进行系统研究等方面对深部高应力软岩巷道治理及防治底臌技术提出研究方案。工程实践表明:方案的实施能够有效解决由于巷道埋深大、岩层松软等产生的巷道大变形、破坏、冒顶等问题,保证了巷道长期稳定。     

高应力软岩巷道成功实现一次支护的实践探索

通过数值模拟分析技术对高应力软岩巷道在不同支护环境下的伸缩变形进行了模拟分析,结合四种支护方式的实际测量数据,通过对比分析提出:对于高应力软岩巷道通过预留或是主动在支架和围岩间形成间隔,形成一次支护在技术上是可行的,并且设计开发了针对秦源煤矿轨道石门的全断面锚网喷+锚索+圆形钢梁联合支护的施工工艺。     

荣华煤矿软岩巷道破坏机理与支护研究

基于荣华煤矿的地质条件,分析了软岩巷道围岩破坏机理,提出了"预应力全锚索加固+反底拱+注浆加固"联合支护技术方案,并采用FLAC3D软件对该支护方案进行相似模拟研究,结果表明,该联合支护方案有效地控制了巷道围岩破坏变形,提高了矿井的安全生产能力,具有较大的应用价值。     

李粮店煤矿巷道围岩变形机理及支护研究

本文首先针对李粮店煤矿开拓巷道围岩变形现状分析该处地应力规律,最后根据本矿大采深软岩的特点提出采用锚架注联合支护技术,为深部巷道合理支护和煤层安全高效开采做了一次较好的尝试。