夹河矿深部煤巷围岩稳定性控制技术研究

为解决夹河矿深部开采时煤巷出现的围岩变形量大、支护体破坏严重等非线性大变形问题,采用现场工程调查、微观组构实验等手段,分析了巷道围岩破坏失稳主要是由于支护体与围岩在力学特性上的不耦合造成的。研究采用耦合支护非线性设计方法,得到锚网索耦合支护参数。现场试验表明,采用该设计方法进行锚网索耦合支护既能充分发挥锚网主动支护浅部围岩的能力,又能通过锚索调动深部围岩强度的支护能力,从而实现软岩巷道支护体与围岩在强度、刚度和结构上的耦合,发挥支护体与围岩共同承担荷载的作用,实现深部煤巷的稳定性．     

非软顶底板煤巷锚杆支护及围岩松动规律

分析巷道围岩松动规律是优化锚杆支护的基础.通过对非软顶底板煤巷围岩松动特征与锚杆支护关系的分析,理论计算了非软顶底板煤巷围岩的松动范围,提出了非软顶底板煤巷锚网索耦合支护方案,运用数值计算分析了非软顶底板煤巷锚杆支护前后围岩松动规律,并对试验巷道围岩松动范围进行了钻孔窥视和超声波探测.结果表明:非软顶底板煤巷围岩松动范围在顶板两角及两帮中部,两帮呈半圆形破坏,顶板呈马鞍形破坏.锚杆支护后,围岩松动范围减小,围岩应力由顶板两角沿两帮向底板两角深部转移,顶底角锚杆(索)耦合支护利于巷道围岩的稳定.     

深部煤巷锚注联合支护技术研究与应用

深部开采巷道矿压增大,围岩地应力显现,采准巷道变形量更加难以控制,给巷道支护和维护带来困难,严重影响采掘生产衔接。通过对深部煤巷支护方面进行研究,重点对锚网索耦合支护参数的优化和煤体注水泥浆加固技术进行了试验研究,针对特定的地质围岩条件,总结深部煤巷锚注联合支护技术方案,经推广应用后,在控制巷道变形量方面取得了显著效果,为安全高效矿井建设奠定了基础。     

火成岩侵入全煤巷道破碎围岩稳定性控制技术研究

针对永定庄煤矿火成岩侵入全煤巷道破碎围岩稳定性控制的技术难题,通过工程地质调查以及现场钻孔观测得到了3～5#煤层典型巷道围岩破碎特征,在此基础上,结合室内岩石力学试验,利用霍克-布朗(Hoek-Brown)强度准则得到了全煤巷道破碎围岩的宏观力学参数,进而采用组合拱理论对破碎围岩巷道稳定性进行了分析计算,优化了火成岩侵入全煤巷道支护设计方案。结果表明:高强度、高锚固力、小间排距锚网索支护方案适用于本矿火成岩侵入全煤巷道破碎围岩的稳定性控制要求。     

北岭矿4号煤主要巷道支护设计研究

分析了北岭矿4号煤层主运大巷和辅运大巷支护存在的问题,在研究了4号煤层巷道围岩条件的基础上,通过分析其松动圈的范围,确定其围岩属于Ⅳ类围岩（不稳定围岩）。采用工程类比法,对北岭煤矿4号煤层主运大巷和辅运大巷的支护方式、锚网索支护参数等进行了设计,确定了采用锚杆支护方式,顶部结合W钢带（钢筋托梁）、网和锚索提高支护强度的支护方案,并明确了锚网索支护各项参数。方案设计完成后,在4号煤层辅运大巷选取了100 m巷道进行效果验证,重点观测了试验巷道表面位移、锚杆锚索锚固力及巷道顶板围岩深部基点位移。观测结果表明,设计的巷道支护参数能够对4号煤巷道围岩进行有效控制,方案符合设计标准要求。     

柳新煤矿软岩大变形煤巷锚网支护技术

基于柳新煤矿深部软岩煤巷的地质条件,通过对深部软岩煤巷锚网支护失效原因和破坏机理的分析,提出了软岩巷道控制的原则和支护方法,通过工业性试验深部软岩煤巷锚网支护技术的三种优化改进方案,选择了最佳的组合支护方案,在现场取得了较好的应用效果。     

预应力锚网索耦合支护在深部软岩工程中的应用

以某矿为工程背景,通过数值模拟方法,分析了预应力锚网喷、锚索耦合支护机理,确定了深部复杂条件下合理的锚网喷+锚索耦合支护结构,并优化了支护参数及施工过程。现场应用表明:该方案可充分保护巷道浅部围岩,调动深部岩体强度,充分发挥围岩的自承能力,有效控制巷道变形,支护效果明显。     

深部大倾角软岩煤巷锚网支护失效分析及优化

为改善深部软岩煤巷支护效果,通过对柳新煤矿深部软岩煤巷锚网支护失效的原因进行了分析,并对深部软岩煤巷锚网支护设计提出了针对性的优化技术,围岩控制效果得到明显改善。     

弱胶结软岩巷道锚网索耦合支护技术研究

为解决弱胶结软岩巷道支护困难的问题,以伊犁一矿弱胶结软岩巷道为研究对象,结合煤岩物理力学性质及原岩应力测试结果,在分析巷道围岩变形破坏原因的基础上,通过优化支护参数提出了锚网索耦合支护方案。在利用数值模拟验证新支护方案可靠性的基础上,通过现场观测分析总结了采用新支护方案后巷道围岩变形有巷道开挖影响、变形限制、稳定变形3个阶段。结果表明:顶底板移近量平均为50 mm,两帮移近量平均为23 mm,变形稳定时间缩短为15 d;锚网索耦合支护能有效控制巷道围岩变形,改善围岩应力状态,充分利用深部围岩的自承载力。     

冲击载荷作用下巷道支护方案优化研究

针对老虎台矿深部开采矿震频繁的问题,对动静载耦合作用下的巷道支护方案进行优化。建立了动静载耦合作用下的数值模拟,分别对巷道在"无支护"、"锚杆+锚网支护"、"锚杆+锚网+U型棚复合支护"和"锚杆+锚网+O型棚复合支护"4种支护方案进行冲击载荷模拟,"锚杆+锚网+U型棚复合支护"方案巷道围岩的破坏深度为1~1.7 m,围岩受力均匀、破坏范围较小,对围岩控制的整体效果较好。对不同动载荷大小条件下的支护效果进行模拟,当动载荷大于70MPa时,巷道的围岩破坏范围超过了锚固区域,围岩的应力条件变差,巷道易发生失稳。该支护条件下动载的极限承载能力为70 MPa。     

软岩破碎巷道大刚度二次支护稳定原理

从组成岩体的宏观和微观力学性质角度出发，分析了软岩、破碎巷道实施锚网喷二次支护后仍然破坏的原因和影响因素，应用软岩巷道支护理论，提出了一次锚网喷支护和二次料石碹支护的力学模型，分析了各自的力学特点，得出了锚喷网一次支护和大刚度高强度料石碹二次支护的支护方式，破碎、软岩巷道支护稳定原理为：一次支护让压，围岩体受力达到较低变形速率下的力学平衡，充分发挥围岩承载力，大刚度二次支护，减少巷道岩体偏应力，使巷道围岩切向应力相对降低，径向应力相对升高，促进围岩应力向稳定应力状态转化，优化了软岩巷道支护参数.通过在程村矿的软岩、破碎巷道采用二次支护实践，取得了良好的支护效果.     

煤矿TBM掘进巷道围岩时效变形分析及支护参数优化研究

针对煤矿TBM掘进巷道围岩长期稳定性问题,以淮南矿区张集矿TBM掘进某瓦斯抽采巷为工程背景,开展了巷道围岩时效变形分析及支护参数优化研究。通过在TBM掘进巷道施工现场钻取砂质泥岩岩样,开展蠕变试验,获得CVISC蠕变参数|在数值模拟软件中引入CVISC蠕变模型,对不同支护工况下TBM掘进巷道围岩进行为期100d的蠕变变形模拟,获得各支护工况下巷道围岩时效变形特征和应力场及塑性分布区的演化规律|基于数值模拟结果,将优化后的锚杆+钢筋网联合支护体系应用于TBM施工巷道,并对TBM施工巷道进行围岩变形监测和锚杆轴力监测,现场实测结果表明采用的优化支护方案可有效控制围岩变形,且巷道稳定性较好。     

复杂软弱岩层大巷的稳定性与支护方式研究

复杂软弱岩层大巷具有变形量大、难支护、围岩持续变形破坏的工程特征,实践表明,现有支护难以控制。通过对不同支护方式的数值分析,提出了全封闭支架+全断面松动卸压以及二次锚杆支护的支护方式,数值分析结果表明,新支护方式下应力集中程度减小,高应力区向围岩深部转移,有效控制了围岩的剧烈变形。现场试验证明,新支护方式通过适度让压和锚杆支护强化围岩的作用,充分发挥了锚杆与围岩的整体力学效应,使围岩变形达到稳定的时间明显缩短,保证了巷道的稳定,具有显著的技术经济效益。     

大断面软弱破碎围岩煤巷演化规律与控制技术

随着矿井开采深度与巷道断面尺寸的增加,煤巷围岩松软、破碎程度越来越严重,煤巷顶板冒落的危险性增大,大断面煤巷支护与维护难度随之增加。基于煤巷围岩松动圈测试与分析,揭示了大断面软弱破碎围岩煤巷变形破坏特征;采用FLAC3D模拟研究了不同巷道布置方式、顶煤厚度、巷道高宽比及侧压系数等条件下大断面软弱破碎围岩煤巷开挖后围岩变形特征、塑性区演化规律及应力分布特征,为煤巷优化布置、合理支护方案与参数的选取提供了理论依据;针对大断面软弱破碎围岩煤巷变形破坏特征与支护难点,提出了全断面锚网索喷初次支护、高预应力锚索与锚注二次加固组成的"三锚"联合支护技术方案,采用数值模拟分析与相似材料模型试验,验证了该方案的合理性与围岩控制效果,并进行了井下工业性试验。监测结果表明,采用"三锚"联合支护技术,有效地控制了大断面软弱破碎围岩煤巷的大变形与底臌,维持了煤巷围岩与支护结构的稳定及安全。     

思山岭铁矿1 500 m副井基岩段井筒围岩稳定性分析与控制研究

针对传统浅埋竖井井筒围岩稳定性控制理论、方法应用于深竖井建设存在的局限性,以思山岭铁矿1 500 m副井工程为依托,进行了深竖井井筒围岩稳定性分析与控制方法研究。通过无支护自稳跨度、自稳时间等指标对该矿副井基岩段的井筒围岩稳定性进行了分析,其最小无支护自稳跨度为22 m,对应的自稳时间为125 d,可保证副井基岩段掘进进尺4 m、掘进循环周期为1～2 d的井筒围岩稳定性,然而考虑副井基岩段井筒围岩掘进至役期的长期稳定,副井开挖后仍需对井筒围岩进行支护。同时,基于新奥法(NATM)与挪威隧道施工方法(NTM),提出了强调充分发挥井筒围岩自稳能力的深竖井井筒围岩稳定性控制理论,建立了锚网喷初次支护与混凝土衬砌永久支护相结合的深竖井井筒围岩稳定性控制方法,并据此结合该矿副井基岩段井筒围岩支护设计,分析了深竖井井筒围岩支护设计的基本流程,提出了副井基岩段井筒围岩支护设计方案。通过Phase 2数值模拟评估了该矿副井基岩段井筒围岩支护设计的安全性,验证了所提出的深竖井井筒围岩稳定性控制理论、方法以及支护设计方法应用于深竖井建设的可行性。     

深部高应力膨胀性软岩巷道锚注支护技术及相似模拟试验研究

针对唐口煤矿深部高应力膨胀性软岩巷道的变形特征, 通过对围岩物理力学性能的测试、围岩破坏机理分析和相似模拟试验, 提出了采用以锚注为核心的锚网喷注联合支护体系来解决深部高应力膨胀性软岩巷道的支护难题。监测结果表明, 锚网喷注联合支护既维持了巷道的稳定, 又提高了施工速度, 节约了支护成本。     

复合顶板回采巷道锚网索联合支护技术

基于复合顶板回采巷道围岩活动特点,采用动态设计方法,对复合顶板回采巷道进行了锚网梁索支护设计,并通过对巷道支护效果进行监测,认为:复合顶板回采巷道中采用锚网梁索联合支护是可行的,但是在采动影响剧烈阶段围岩变形大,需要进一步优化支护参数或进行二次支护,为类似条件下的锚网索支护设计提供了一定的参考。     

深部高应力巷道围岩力学特征及稳定性控制技术

针对九龙煤矿-890m进风行人大巷复杂的工程地质情况,巷道断面较大且高应力作用显著,现已发生严重变形破坏。通过FLAC3D数值模拟对巷道围岩的力学特征进行定量分析,获得深部高应力巷道应力、应变演化特征,结合巷道周边围岩的成分分析、力学实验结果,基于FLAC3D对比优化深部高应力巷道联合支护方案,探究支护结构、支护参数的可靠性,提出以锚杆、锚索为核心的锚网索喷联合支护方案。在巷道开挖后进行矿压观测,进一步验证支护方案以及数值模拟结果的合理性,并实时监测围岩的变化特征。工程实践表明,在深部高应力巷道中采用锚网索喷联合支护,巷道的整体性与稳定性得到有效改善,围岩受力更趋稳定,变形得到有力控制,为煤矿的安全高效生产提供了技术支持。     

白象山铁矿巷道围岩稳定性分类及支护对策研究

针对白象山铁矿现有巷道围岩稳定性分类方法无法有效指导巷道支护设计的现状,基于地质雷达探测和围岩物理力学性质试验,综合采用冶金矿山锚喷支护围岩分类和围岩松动圈分类方法,制定了巷道围岩稳定综合分类表与巷道支护方案选择标准。根据白象山铁矿巷道围岩的稳定性状况,将围岩分为I到V共5类：I类围岩稳定,一般不支护或喷50～60 mm混凝土封闭围岩;V类围岩稳定性极差,采用直径20~22 mm、长度2 200~2 400 mm的螺纹钢锚杆、钢筋梯（钢筋网）以及锚索进行支护,并考虑采用型钢支架加强支护,底板铺设反底拱,实施全断面注浆加强支护。工程实践表明,以白象山铁矿巷道支护方案选择标准为依据进行巷道支护设计,针对不同巷道围岩类别选用合理的支护形式与参数,可以有效地控制巷道围岩的收敛变形,保证巷道围岩的长期安全与稳定,具有较高的工程应用价值。     

极弱胶结地层煤巷支护体系与监控分析

针对极弱胶结地层煤巷围岩自稳能力差、自稳时间短、围岩变形剧烈等特征,采用FLAC3D深入揭示了矩形、切圆拱形与直墙拱形等3种断面形状煤巷开挖后围岩位移、塑性区及应力分布规律,确定了极弱胶结地层煤巷合理断面形状;结合国内外煤巷支护理论与技术,提出了极弱胶结地层煤巷"双层锚固平衡拱结构",基于煤层厚度与巷道埋深,分类提出了极弱胶结地层煤巷支护技术方案,模拟验证了支护方案的合理性与可行性;基于围岩变形与支护结构受力实时监测及分析,动态掌握了极弱胶结地层煤巷围岩变形与支护结构受力状态,评价了支护效果与验证了支护方案的可行性。监测结果表明,切圆拱形断面煤巷成型较好、受力均匀,有利于巷道围岩的整体稳定,提高了煤巷开挖后的自稳与承载能力;锚网索联合支护技术方案有效地控制了极弱胶结地层煤巷围岩大变形与破坏,保证了巷道围岩与支护结构的长期稳定及安全。