软岩巷道锚杆支护研究及应用实例分析

总结我国3大类型软岩及赋存范围,并指出软岩巷道锚杆支护是在巷道浅层通过锚杆加固形成稳定的承载结构,该结构应始终保持整体完整性、具有足够的承载能力、在内部煤岩体变形时能适当让压。巷道围岩一旦揭露,无论从时间还是空间上都应及时进行锚杆支护,并施加足够的预紧力。同时软岩巷道锚杆支护应针对不同的地质和生产条件采取针对性的治理措施,如重视顶帮支护强度的协调、对煤岩体酥软的巷道应选择护表面积和强度大的构件、采用全长预应力锚固方式、采用自稳性较好的拱形断面、有效的控水措施等。详细介绍了软岩巷道锚杆支护构件优化和研究成果,介绍了高预应力、强力锚杆支护理论与技术在3类软岩支护中的典型应用实例,通过矿压监测数据分析评价支护设计的合理性和围岩稳定性。实践表明,采用高预应力锚杆支护系统能够有效控制软岩巷道围岩的强烈变形,并取得良好的支护效果。     

浅埋深小煤柱巷道锚杆支护技术研究

以枣泉煤矿12203工作面措施巷留6m和10m小煤柱巷道为实例,介绍了12203工作面措施巷的地质与生产条件,对小煤柱巷道支护技术进行了简单分析,提出了高预应力锚杆支护配合注浆加固的综合支护方案,试验效果显著,巷道变形得到有效控制,为类似条件下小煤柱巷道支护和加固提供了科学依据。     

高帮大断面硐室围岩稳定性及支护技术研究

小纪汗煤矿主排水泵房布置在复合岩层中,采用半圆拱型断面,宽6.04m,高8.92m,掘进断面50m2,为高帮大断面永久硐室,支护难度大、要求高。运用数值模拟方法分析得出了高帮大断面硐室围岩变形破坏特征为以两帮破坏为主的结论,提出了做好控顶工作的同时应着重加强帮部支护的设计思想。采用以高强锚杆、锚索为主体的锚网喷联合支护方案,有效地控制了围岩变形,收到了良好的支护效果。     

厚硬基本顶综放沿空巷道受载变形机制研究

针对厚硬基本顶综放沿空巷道回采期间两帮变形剧烈的问题,以柳巷煤矿为工程背景,通过室内试验、现场实测、理论分析和数值模拟等手段,对巷道受载变形机制进行研究。结果表明:1)综放窄煤柱巷道围岩完整度排序由高到低为顶板、实体煤帮及窄煤柱帮,采动影响下煤帮破碎直接导致两帮锚杆工况下降;2)厚硬基本顶整体破断,断裂线位于实体煤上方距采空区14～15 m,关键块回转下沉过程中与上覆岩层之间出现变形不协同,继而导致断裂线附近煤体受载加大,这是采动影响下实体煤帮出现大变形的主要原因;3)随工作面推进窄煤柱发生压剪破坏,压剪断裂线附近煤体破坏严重直接导致窄煤柱帮大变形。     

松散破碎煤巷高预应力锚杆支护技术研究及应用

针对松散破碎煤层条件,提出高预应力锚杆支护设计原则,认为大幅度提高支护系统的初期支护刚度与强度及护表构件面积,保持围岩的完整性,减少围岩强度降低。高预应力锚杆支护技术成功应用于石炭井焦煤公司松散破碎煤层巷道,巷道变形控制在7%以内,巷道支护状况发生了本质改变。实践证明,高预应力锚杆支护技术可有效控制围岩变形与破坏。     

基于钻进声压响应特征巷道顶板岩层界面识别的研究

目前,岩石取芯和钻孔成像仍是煤矿岩层探测的主要方法,但岩石取芯费时、费力,且难以得到软弱夹层的岩样,钻孔成像法存在成像不清晰,受主观因素影响大等问题。本文提出了一种基于钻进声压响应特征岩层界面快速识别的新方法。以水泥、沙子、黄土、水按不同比例配比成3种强度的混凝土试件,采用声压记录仪采集了各试件钻进过程中的声压;在某矿504回风平巷进行现场试验。通过试验得出如下结论:(1)随着钻进试件强度增高声压也随之增大;(2)不同强度试件钻进过程中声压变化较小,而同种试件中钻进时声压也存在一定波动;(3)以钻进声压为单一指标煤岩界面识别误差达15cm,但提供了一种岩层识别的新方法,是岩层智能探测的主要方向,为后续研究提供了参考。     

深部高应力回采巷道变形破坏机理与控制技术

针对深部高应力回采巷道变形破坏严重与难控制的问题,以任家庄煤矿210504工作面回风巷为工程背景,研究了其变形机理和稳定性控制技术。对该工作面运输巷的变形破坏代表性地段进行了现场调查,发现该巷为典型的深部高应力回采巷道,变形破坏特征为强烈底鼓、两帮严重内挤、顶板整体下沉;采用数值模拟的方法研究了巷道围岩的变形破坏机理,认为该巷的变形破坏是由低预紧力锚杆支护体系不能控制深部高应力巷道围岩所导致;对210504工作面回风巷提出了“锚杆+锚索+W钢带+锚网”的综合支护方式。工程实践表明,巷道底鼓量为220 mm左右,两帮移近量262 mm左右,分别比原支护方案降低59.1%和40.2%左右,巷道围岩保持稳定。该研究成果可为该矿或同类矿井的稳定性控制提供借鉴。     

预应力锚杆锚固段轴力分布区间影响因素研究

针对不同因素对预应力锚杆锚固段轴力分布区间影响问题,采用理论分析、数值模拟、实验室试验与井下实测相结合的方法进行了研究。理论推导得出了锚固段轴力表达式,并用MATLAB软件数值分析了锚杆直径、锚固长度、预紧力、围岩弹性模量与锚固段轴力分布区间的关系。在实验室进行了不同锚固长度、不同预紧力下锚杆锚固段受力试验,得出了不同锚固长度与不同预紧力对锚固段受力区间的影响程度。在任家庄煤矿井下进行了煤体可锚性试验,实测了煤岩体不同锚固长度下的锚杆拉拔力、不同预紧扭矩下的锚杆预紧力大小。最后,提出增强锚杆锚固性能与锚固力的建议。     

煤岩强度原位快速测试技术与应用

为获取煤岩体真实单轴抗压强度,介绍了煤岩体抗压强度井下原位测试方法,并应用此法对枣泉煤矿东、西翼采区进行了煤岩体强度现场实测。结果表明:枣泉煤矿二煤平均单轴抗压强度17 MPa以上。顶板粉砂岩和细砂岩的抗压强度为42～55 MPa;砂质泥岩和泥岩抗压强度24～34MPa;炭质泥岩抗压强度较低,为11～15 MPa。基于井下煤岩体抗压强度实测数据应用于巷道支护设计,更符合井下实际情况,设计的合理性与可靠性显著提高,巷道支护状况得到明显改善。