高应力红页岩巷道失稳机理与控制技术研究

为解决高应力红页岩巷道的维护难题,以平安磷矿二矿为工程背景,采用理论分析、数值模拟、室内测试及工业性试验等方法,研究了红页岩的微观结构特征及巷道失稳机理。研究表明:红页岩内部孔隙孔径主要集中在0~50nm与10~200μm的范围内。自然状态下孔径在10~200μm的微孔隙占总孔隙体积的37.45%,吸水后占比增加至45.82%,吸水后引发的岩石强度弱化是红页岩巷道失稳破坏的重要原因。提出了高强锚注+格栅拱架+小孔径锚索的高应力红页岩巷道支护对策,该支护结构能够适应红页岩巷道初期的变形要求,有效限制巷道出现过大的变形,并充分调动深部围岩的承载能力。现场监测表明红页岩巷道两帮最大变形量在100mm以内,顶板下沉量控制在40mm以内,锚索受力在100～120kN并趋于稳定,表明新方案控制效果良好。     

破碎煤岩巷道注浆加固材料实验及应用研究

为了解决破碎煤岩巷道支护难题,针对山脚树煤矿226轨道石门存在埋深大、高应力及穿过近距离煤层群特点,通过对226轨道石门进行现场调研及理论分析研究巷道变形破坏特征,拟采用超细水泥-普通水泥为注浆材料对破碎石门巷道进行注浆加固作业。通过对浆液试件进行单轴压缩、劈裂及压汞室内试验,研究了不同超细水泥成分占比及不同水灰比浆液力学参数特征及孔径分布规律,研究表明：随着超细水泥占比的增加,浆液的抗压强度及弹性模量呈现先增大后减小,孔隙度降低,小孔及微孔孔容比上升;根据室内实验数据,确定了最优的注浆材料配比,结合现场围岩地质情况,提出“双层锚网+中空注浆锚索”支护方案。现场监测应用新的注浆支护方案顶底板变形量减少了85%,两帮变形量减小了86%,表明浆液对破碎围岩巷道具有良好的固化效果。