浅谈锚杆支护及模拟试验

通过对锚杆支护机理及相似模拟试验介绍，得出锚杆支护对于提高巷道围岩破坏区的稳定性有重要作用。     

深部高应力巷道围岩预留变形控制技术

采用理论分析、数值计算、现场试验等手段,研究了支护阻力对深部高应力巷道围岩变形与塑性区的影响,提出了支护结构应满足围岩大变形的协调支护原则。研究结果表明:在现有支护条件下,支护阻力对深部高应力巷道围岩变形、塑性区影响十分有限,深部高应力巷道围岩总是存在一部分变形量依靠现有支护水平无法控制,将此部分围岩变形量称之为巷道围岩的"给定变形",并且这种"给定变形"随着开采深度的增加而增大;因此,对于深部高应力巷道围岩变形控制,可在巷道掘进时预留一定的变形空间,并要求支护结构应能够适应巷道围岩的大变形,以维持围岩的完整性,同时保障支护结构本身能够持续不断提供支护阻力而又不出现断裂失效。工程实践结果表明:考虑预留变形并采用"锚杆+自动让压桁架锚索"为主体,锚索加固为辅助的综合控制技术可较好的控制巷道围岩的稳定性,保障了巷道服务期间的安全使用。     

岩层倾角对巷道结构稳定性的影响

为了解决倾斜岩层巷道存在的变形不对称问题,建立了巷道两帮围岩受力力学模型.分析表明,巷道高帮围岩受到沿岩层倾向向下的"拉力"和岩层法向上的压力作用,围岩容易发生拉破坏;巷道低帮围岩受沿岩层法向和岩层倾向压力作用,围岩相对稳定.利用UDEC软件对不同倾角模型模拟分析发现倾斜岩层巷道结构非均称变形表现为3个方面:(1)巷道高帮变形量大于低帮变形量;(2)岩层倾角增加,高低帮水平变形量都增加,高帮水平变形量增加速度大于低帮增加速度,岩层倾角增加,高低帮垂直变形量先增加再逐渐减小;(3)高帮垂直位移量在帮角处最大,随高度增加而减小,低帮垂直位移量在底角处最小,随高度增加而增加.     

破碎围岩巷道支护技术研究及工程应用

以平煤六矿新建斜井巷道穿越采空区为工程背景,采用数值计算分析、现场监测等方法研究了采空区覆岩破断及其矿压显现特征。针对斜井穿越采空区段围岩破碎的特点,提出了金属网+全断面U型钢+反底拱连锁梁+浇筑混凝土+壁后注浆的支护方案,其通过"双壳支护"形成的内外承载结构能在很大程度上提高采空区破碎岩体的整体性。现场监测表明:斜井穿越采空区段巷道两帮的移近量为26 mm,顶底板移近量为47 mm,达到了有效控制巷道围岩变形的目的。     

断层活化引发顶板岩溶水突水机理分析

以塘冲煤矿为工程背景,通过数值计算和现场实测,分析了断层的活化对采空区导水裂隙带高度的影响.在工作面超前支承压力的作用下,工作面前方断层活化,改交了采场应力场和岩体运动规律,导致导水裂隙带高度增加,从而破坏隔水层导通上覆承压岩溶含水层,引发矿井突水事故.     

浅埋煤层预留煤柱支承压力分布规律研究

为了研究浅埋厚煤层分层开采保护煤柱的支承压力分布规律,利用设计好的应力采集仪,通过相似模拟实验得出,活鸡兔矿保护煤柱两侧采空后,煤柱上支承压力相对较集中,煤柱整体处于稳定状态,说明30m宽煤柱能有效的控制煤柱的总变形量.最后运用RFPA岩石破断过程分析系统软件分析了随着工作面采动和推进,上覆岩层的来压特点.为浅埋煤层煤柱支承压力理论研究提供一些实验依据.     

浅埋煤层工作面合理阻力支架选型相似模拟实验研究

对于不同赋存条件的浅埋煤层,液压支架工作阻力的合理确定是综采面成功的关键。旨在运用相似材料模拟实验,通过对模拟支架工作阻力的统计分析,从而确定合理的支护强度或合理的支架工作阻力。实验表明:额定工作阻力6000kN的支架能够满足南梁煤矿20115工作面顶板来压时的控制要求,而额定工作阻力4800kN的支架在来压时不能有效地控制顶板。为工作面支架的选择提供了依据。     

深部大变形巷道围岩稳定性控制方法研究

针对深部高应力巷道围岩大变形难以控制的问题,采用Kastner等相关理论,研究了支护阻力对深部高应力巷道围岩变形的影响,揭示了其变形难以控制的力学本质,提出了巷道围岩稳定性控制新的支护理念。深部高应力巷道围岩大变形主要来自于两部分:1巷道周边浅部破碎围岩的扩容与剪胀等非连续性变形;2高应力致使巷道围岩产生的以塑性变形为主的连续性变形。研究表明:目前的支护水平对巷道围岩的连续性变形影响十分有限,总是存在一部分变形量无法控制,即深部巷道围岩存在"给定变形"。为实现巷道围岩稳定控制,降低支护成本,巷道围岩支护理念应由变形控制向稳定控制转变,确保巷道围岩均匀、协调变形,消除冒顶与片帮等不安全隐患,增强巷道围岩整体性与稳定性。因此,对于深部高应力巷道围岩稳定性控制,可在巷道掘进时预留一定的变形空间以容纳围岩部分"给定变形",支护结构应具有一定的连续性变形能力,又能持续提供较高的支护阻力,以维持巷道围岩的完整性与稳定性,保障巷道围岩的均匀、协调变形。工程实践结果表明:考虑预留变形并采用"可接长锚杆+刚性长螺纹钢锚杆+锚网+W钢带+喷射混凝土"综合控制技术为主,并辅以可接长锚杆强化顶板支护方案可较好控制巷道围岩的稳定性,保障了巷道服务期间的安全使用。     

深部矿井动压回采巷道围岩大变形破坏机理

针对深部动压回采巷道的大变形失稳破坏及其控制难题,建立了深部动压环境下圆形巷道力学模型,导出了塑性区边界隐性方程式。在此基础上,对深部动压巷道塑性区形态演化规律进行深入分析,阐明了第I类及第II类蝶形塑性区形成的力学条件,界定了塑性区恶性扩展及其临界的定义,揭示了深部动压回采巷道的变形破坏机理。结果表明,开采动压影响比常规条下围岩更易产生蝶形塑性区,且蝶叶发育尺寸、塑性破坏范围更大。随着动压影响的增强,巷道区域应力场成为超常规的超高应力场,巷道顶底、两帮的塑性破坏进一步向深部扩展,变形加剧,致使塑性区恶性扩展,最终造成围岩大变形破坏。对于深部动压回采巷道的设计、支护应充分考虑如何避免或降低动压的影响,改善围岩应力环境,减小蝶叶塑性破坏深度,以便更好地维护巷道。     

加成型室温硫化硅橡胶热稳定性的研究

通过热（解）质量分析、恒温热质量损失和交联密度测定等方法,考察了加成型和缩合型室温硫化硅橡胶在等速升温、恒温氮气和恒温空气条件下的热稳定性。结果表明,加成型硅橡胶在封闭体系中的热稳定性大大优于缩合型硅橡胶;在硅氧链中引入少量苯基硅氧烷链节并加入适量的抗氧剂三氧化二铁,可使加成型硅橡胶在２５０℃空气中的耐热性大大提高