掘进巷道围岩稳定性分析及控制研究

由于巷道掘进会引起其围岩内应力的释放,围岩发生变形破坏,为保证围岩稳定就需要有效地支护。本文在分析掘进巷道围岩变形破坏机理和不同的地质条件因素对围岩变形破坏的影响基础上,针对巷道围岩条件,提出了采用锚注联合支护技术对掘进巷道围岩进行控制,结果可以为掘进巷道围岩的稳定和支护提供一定的参考。     

弱胶结围岩动压影响巷道预应力钢棒支护技术研究

文中针对王坡煤矿弱胶结顶板围岩及临空多巷布置动压影响巷道的支护难题,采用现场调研、理论分析、数值模拟和井下试验的方法,分析了多次动压影响下巷道围岩的变形破坏特征,提出了巷道支护机理,据此开发了预应力钢棒支护技术并进行了井下试验。研究表明,临空巷道在掘进前已经受到采空区的影响而发生了应力变化及变形,巷道掘进后及相邻巷道掘进影响导致巷道周边塑性区连通导致围岩破坏;通过高预应力钢棒及锚索支护将弱胶结岩层加固为一个整体,抑制围岩的层间错动和裂隙发育,进而保证巷道的完整性和整体承载能力,现场试验表明,巷道变形最大为180mm,能够满足巷道的正常使用。     

深部断层影响下软岩巷道变形特征与支护技术

以林南仓煤矿三水平东一输送带通路探巷为工程背景,采用现场监测方法探测了巷道围岩变形破坏特征,详细分析了距离掘进迎头不同位置处围岩变形破坏规律,通过深部位移监测得出巷道围岩松动圈范围,并采用了架喷锚注支护技术改善该类巷道变形破坏严重的状况。现场试验表明:采用U形钢配合注浆及表面喷浆的支护方式,能够有效地控制深部断层影响下软岩巷道的变形破坏,取得了较为理想的工程效果。     

基于给定变形的深部巷道围岩控制技术研究

巷道围岩大变形、大范围失稳破坏是深部煤炭资源开采中面临的重大难题之一。本文分析了支护对深部高应力巷道围岩变形的作用,提出了支护结构本身应能够满足围岩大变形的协调支护原则。研究结果表明:现有支护技术所能提供的支护阻力对深部高应力巷道围岩连续变形影响十分有限,这类巷道围岩变形量中相当一部分属于"给定变形"。因此,可在巷道掘进时预留一定量的变形空间,并采用能适应巷道围岩大变形的支护结构进行及时支护,以维持围岩的完整性,消除冒顶、片帮等安全隐患。现场试验结果表明,605轨道巷掘进时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较好地控制了巷道围岩的稳定性,保障了巷道服务期间的安全使用。     

锦界矿回采巷道围岩破坏特征与支护参数优化

针对巷道围岩破坏特征及稳定性控制问题,基于该类围岩的变形特点,对锦界矿某工作面平巷进行了锚固支护参数优化。通过钻孔窥视、岩心试验、松动圈测试等现场试验及数值模拟分析,分析了回采巷道受采动影响时围岩应力分布规律及围岩破坏特征,优化了巷道支护参数。结果表明:受工作面采动影响后,巷道两帮围岩破坏不大而顶底板完整;优化后顶板和两帮支护参数减少了支护强度。工程实践表明:优化后支护参数有效控制了巷道围岩变形,节约了支护成本,提高了掘进效率。     

倾斜煤层沿空掘进巷道不对称支护技术

鉴于现阶段绝大多数巷道采用对称支护方法这一现状,通过理论分析、数值模拟以及物理相似模拟技术揭示巷道围岩的受力状态及变形破坏特征。研究表明倾斜煤层沿空掘进巷道围岩呈明显不对称受力状态及变形破坏特征,巷道断面与岩层倾斜方向成钝角的部位首先产生变形破坏,随后产生连锁反应,巷道的其他部位破坏,最后造成整个巷道的破坏失效。因此常规的对称支护技术不能保证巷道围岩的稳定,针对这一研究结果提出采用非对称的支护技术,在对称支护的基础上对薄弱（关键）位置补充加强支护,防止薄弱（关键）部位的破坏而导致的整个巷道的连锁式破坏,使巷道整个断面的变形趋于协调。在巷道掘进过程中和工作面回采过程中通过现场矿压及围岩变形量的检测分析,锚杆的受力均匀,巷道变形能够满足安全生产要求,表明支护效果较好,对类似条件巷道的支护有借鉴意义。     

采空区下掘进巷道围岩控制技术研究

针对峙峰山煤矿辅助运输大巷在掘进过程中遇到上方小窑遗留采空区时围岩破坏严重、巷道稳定性差的问题,采用理论分析与数值模拟的方法对巷道掘进支护方案进行了优化设计,并应用于现场。通过对掘进过程中巷道围岩变形量进行监测,表明该支护方案能够提高巷道稳定性、改善围岩力学环境,具有一定的合理性。     

近断层大断面巷道变形分析与控制

为了解决近断层大断面巷道的支护难题,针对山西晋城赵庄矿近断层大断面巷道53121巷在掘进期间发生顶板剧烈下沉、两帮非对称变形和支护结构失效的现象,通过现场调研和数值模拟,分析近断层大断面巷道变形破坏的特征和原因。结果表明,断层面剪切滑移破坏、围岩松软破碎、支护结构针对性差是造成大断面巷道变形破坏的原因。利用非对称支护原理,提出该巷道围岩的控制技术,即顶板采用全锚索支护方式控制大断面巷道顶板下沉,两帮采用锚杆+锚索非对称支护技术控制大断面巷道两帮非对称变形,促使支护结构均匀承载,从而控制巷道围岩变形。工程实践表明,采用新支护方案后,围岩变形得到有效控制,巷道稳定性大幅提高。     

高地应力松软煤巷支护参数数值模拟优化设计研究

针对阳煤集团平舒公司81115工作面高地应力松软回风煤巷难支护的问题,通过测试该巷道围岩体的力学参数特性,采用UDEC数值模拟与现场实际监测相结合的方法,分析了不同支护方案巷道围岩变形、受力以及破坏特征。结果表明:围岩采用锚杆(索)联合钢带支护方案后,围岩变形破碎情况得到明显改善,巷道收缩率保持在14%以内,巷道掘进速率提高了17%左右。     

特厚煤层回采巷道围岩破坏特征及控制技术

针对中煤塔山煤矿30503工作面回风顺槽200～890 m段破坏严重,通过顶板钻孔窥视、深基点监测等现场观测手段分析围岩破裂和变形规律,并利用数值模拟方法研究了30503回风顺槽在掘进期间的巷道围岩应力分布规律及围岩破坏特征。据此优化煤柱尺寸,提出针对性的加强支护方案,优化现有巷道支护参数,有效控制巷道围岩变形,提高作业安全,节约支护成本,提高掘进效率。     

余吾矿松软煤巷变形破坏机理及控制技术研究

余吾煤业S2206工作面进风巷处于高地应力条件下的松软煤层中,巷道围岩极易发生变形破坏,为了能够控制巷道围岩的稳定,保证巷道掘进工作的安全顺利进行,通过利用通用离散单元法程序UDEC计算分析巷道围岩的变形破坏特征,最终研究得出适用于软岩煤巷的支护对策和支护方案,并进行了现场实施和效果监测。数值计算结果表明:巷道围岩局部"关键块体"的垮落或滑移,将导致其他部位失稳。现场监测结果表明:采用该支护方案后,巷道围岩变形量在可控范围内,能够保证巷道的长期稳定。     

临近大断层工作面顺槽变形特征及支护技术研究

针对东掌煤业E308工作面回风顺槽围岩在临近大断层掘进时出现的巷道变形严重,采用现场调研和理论分析方法,分析了临近大断层巷道变形特征,确立了合理有效的支护方案及参数,并进行了现场工业性试验。矿压监测结果表明,优化后的支护方案有效的控制了巷道围岩的变形,支护效果较好。     

高帮大断面半煤岩巷道控制技术研究

针对新元煤矿高帮大断面半煤岩巷道的支护难题,通过对现场类似巷道调研分析变形破坏规律,同时进行现场地质力学参数实测,结合数值模拟分析高帮大断面半煤岩巷道一次掘进成巷与分次掘进成巷及工作面回采期间围岩应力分布特征,在此基础上提出了巷道分次掘进施工,并采用强力锚杆及锚索协同支护技术,通过现场试验,表明该支护方式可以有效控制巷道变形。     

破碎巷道围岩变形机理及支护措施研究

注浆加固+锚索支护方式使破碎围岩巷道形成一个整体,能更好地控制围岩变形破坏。本文针对木瓜煤矿10-208回采巷道施工期间因巷道围岩破碎、地质条件复杂等因素影响,围岩出现变形大、难支护等问题,采用理论分析与现场实践相结合的方法,对破碎围岩巷道支护措施进行了研究,提出了“注浆加固+锚杆索”支护技术。现场实践结果得出巷道过围岩破碎段掘进期间,顶底板及两帮累计变形量最大值分别为54.5mm和64.6mm,表明“注浆加固+锚杆索”支护技术可对破碎围岩巷道变形破坏进行有效控制。     

补连塔矿回采巷道破坏特征与支护参数优化

补连塔煤矿回采巷道在采动阶段,由于受多次采动影响,巷道存在片帮问题,影响了煤矿的正常生产。为了控制巷道围岩变形,节约支护成本,在补连塔煤矿回采巷道中进行了钻孔窥视、松动圈测试等一系列现场试验及数值模拟分析,对回采巷道不同采动影响时围岩主应力大小及其方向分布规律及围岩破坏特征进行了研究,优化了支护参数。经工程实践,优化后的支护参数有效控制了巷道围岩变形,节约了支护成本,提高了掘进效率。     

近距离多煤层采动影响下的沿空掘进支护技术

为解决近距离多煤层采动影响下的沿空掘进巷道变形严重问题,在现场调查分析的基础上,运用各种观测设备、器材对巷道帮顶基础信息进行测试,并深入分析巷道围岩破坏特征和变形破坏机理,研究近距离多煤层采动影响下的沿空煤锚支护技术。通过不断改进支护技术,采用多种支护方法,确定最佳距离、多煤层采动影响下的沿空掘进巷道最佳支护技术。     

深井高应力高突区域回采巷道变形特征及控制

针对首山一矿工作面回风巷掘进过程中围岩强烈变形的难题,综合现场调研、煤岩试验、理论分析及井下试验与实测等方法,对其变形破坏特征和巷道支护难点进行了分析,提出了针对此类巷道围岩控制的关键技术。结果表明,巷道变形速度快、底鼓严重、巷道累计变形量大是首山一矿回风平巷变形的主要特征;采用的高预应力高强锚杆支护系统、锚杆锚索协调支护技术、让抗结合、预留断面技术以及关键部位支护补强技术,有效地控制了巷道围岩的大变形。工业试验结果表明,支护后的巷道两帮变形量基本控制在180 mm以内,巷道顶板下沉量基本控制在170 mm以内,提出的支护技术对深部巷道围岩变形的控制效果良好。     

特厚煤层巷道顶板破坏特征的数值模拟研究

为研究采空区遗留煤柱下特厚煤层软弱顶板回采巷道围岩变形特征,采用FLAC^(3D)有限差分程序系统分析了无支护条件下巷道围岩的变形破坏特征。研究结果表明:特厚煤层回采巷道首先在拱肩及两侧顶角产生剪切破坏,且随时间变化顶板岩层发生明显离层,塑性破坏区范围逐渐向深部扩展,巷道顶板整体变形严重。现场生产时,应加强回采巷道支护系统应力位移的监测监控,避免围岩的过度变形破坏,且巷道支护时应坚持高强恒阻让压互补的支护原则。     

软岩巷道非对称变形破坏特征及稳定性控制

针对梅河煤矿软岩巷道开挖支护后出现非对称变形破坏、维护困难的问题,综合采用现场地质调研、微观物化实验、理论分析、数值计算的方法,分析了巷道非对称变形破坏的影响因素,发现了巷道变形破坏过程具有明显的阶段性,揭示了无支护条件下巷道围岩应力及塑性区分布规律和原对称支护条件下巷道非对称变形破坏特征。在此基础上,提出了"薄弱结构"的概念及"巷道整体稳定,薄弱结构加强支护"的非对称控制技术,并在现场进行了工业性试验。实践表明:非对称控制技术实现了支护结构与巷道围岩协调变形,显著控制了巷道围岩变形,有效避免了巷道围岩变形进入长时流变状态,保证了巷道的整体稳定。     

掘进工作面围岩稳定性分析及快速成巷技术途径

分析了煤矿巷道掘进技术与装备现状及存在的问题,采用数值模拟方法研究了掘进工作面围岩应力、变形、破坏分布特征;分析了围岩稳定性的主要影响因素,包括围岩强度、围岩结构及地应力等地质力学参数,巷道断面尺寸、开挖方式、空顶距、掘进速度等掘进参数,及临时支护、永久支护等。巷道开挖后在掘进工作面顶角和巷道四角周围出现应力集中区;围岩位移、破坏在超前工作面一定位置开始出现,随着远离掘进工作面围岩位移和破坏范围不断增大,达到2倍巷道宽度时基本稳定;煤层强度、地应力对围岩变形与破坏的影响十分显著;分步开挖的顶板下沉量及破坏程度明显大于一次开挖;空顶距越大,围岩破坏裂隙越多、分布越广;过快、过慢的掘进速度对围岩稳定性均不利;掘进后安装及时、主动、支护阻力大的临时支护效果好;分次支护围岩位移和裂隙场的扩展均大于一次支护,通过分次支护提高掘进速度是以影响锚杆支护效果为代价的,应限定在一定的围岩条件。根据煤巷掘进工作面空顶距及自稳时间,对煤巷掘进工作面围岩稳定性进行了分类,并提出了相应的支护要求;提出煤巷可掘性的概念,根据被掘煤岩体条件,对煤巷可掘性进行了分类;分析了围岩的可钻性、可锚性及对掘进速度的影响。提出...