采动巷道支护参数优化设计研究

动压巷道由于承受二次采动矿压,巷道矿压显现剧烈、变形严重,给巷道的维护带来了极大困难。文章针对阳泉矿区瓦斯尾巷,采用理论分析、正交试验及FLAC数值模拟计算的方法研究二次动压巷道锚杆支护参数优化设计问题,得出最佳的支护参数,以更好地维护动压巷道。     

金川二矿区深度1178m中段采场巷道支护设计与稳定性分析

金川二矿区1178m中段巷道埋藏深,地压大。为了经济、有效地控制采场地压,维护巷道的稳定,在分析现有支护形式的基础上,首次采用了锚索网综合支护形式,并进行理论分析和现场试验研究。作为该研究的一部分,本文采用数值分析方法,就不同支护形式、不同采动影响系数和不同支护参数的采场巷道进行数值模拟和稳定性分析,为巷道支护形式选择和参数优化提供了依据。     

高预应力锚网索支护技术在采空侧巷道的应用

在巷道施工期间通过锚杆、锚索给围岩施加相应的高预应力,抑制围岩弯曲变形、拉伸与剪切破坏的出现,充分发挥主动支护作用,有效控制巷道顶板和两帮围岩移动,保证了巷道支护的效果,有效地解决了阳泉矿区相邻采空侧巷道掘进期间矿山压力大,巷道顶板下沉、两帮移近变形量大的这一难题,同时提高了巷道掘进效率和使用要求,对阳泉矿区相邻采空侧巷道的支护技术有着非常积极的意义。     

采动敏感型巷道围岩控制技术研究

在矿区地应力场、围岩物理、力学性能测试的基础上，调查了巷道失稳状况，并实测了巷道围岩受采动影响的基本规律，提出了基于采动敏感型巷道的控制围岩稳定的支护机理；同时针对Ⅲ回风下山工程实践，提出了高强度预应力锚杆为基础，巷道关键部位加强支护及二次注浆加固技术方案，并在现场进行了工业性试验。     

金川二矿区高应力碎胀蠕变巷道稳定性数值分析

金川镍矿极其复杂的区域地质背景、特殊的工程地质环境以及碎胀蠕变的岩石力学特性受到国内外采矿工程界和岩石力学界学者和专家的关注.目前,金川矿区已进入深部开采阶段.随着采场开采深度的增加,地应力增大,开采范围扩大,采场地压活动日趋剧烈.巷道支护问题十分严峻.本文以金川二矿区1 178m分段道攻关试验巷道为研究对象进行一系列研究,并采用大型离散元软件3DEC进行模拟分析,对几种支护方案进行数值模拟分析与评价,分析不同支护因素对巷道稳定性的影响程度和不同支护形式对围岩变形控制的优劣,为金川矿区深部巷道支护设计提供理论依据.     

阳泉矿区回采巷道锚杆支护设计

在研究阳泉矿区主采煤层围岩性质、锚杆支护巷道矿压显现规律的基础上，借助相似材料模型试验及有限单元法分析的研究成果，建立了适用于阳泉矿区回采巷道锚杆支护设计的理论模型，确定了锚杆支护形式与参数合理选择的方法，编制了计算机软件，最后得出了阳泉矿区回采巷道在不同地质及生产条件下的支护形式与参数系列。     

考虑回采巷道尺寸影响的铲运设备选型

在铲运设备选型中,为了考虑回采巷道尺寸的影响,确定不同方案的巷道尺寸后,根据Q分级理论初步选择支护方式,建立数值模型模拟分析采场应力分布情况和安全系数。选取5种方案下采场的最大主应力、最小主应力、安全系数的最小值、铲运机的出矿台班效率和支护费用构成评价指标体系,建立铲运设备优选的模糊物元分析模型,采用变异系数法求取各评价指标的权重系数,最后得出5种方案的关联度分别为0.836 1,0.820 9,0.759 6,0.8632,0.839 4,按最大关联度原则,确定方案D(斗容为5 m3)为最优的铲运设备。评价结果表明:在铲运设备选型中考虑回采巷道尺寸是更加符合矿山生产实际的,同时运用模糊物元分析模型来进行铲运设备选型是可行的。     

跨采软岩下山巷道支护技术

以白皎煤矿综采工作面底板跨采软岩下山巷道为工程背景,进行数值模拟和现场工业试验,分析了跨采巷道围岩变形破坏规律,提出了适用于当前跨采巷道的支护方案,解决了支护技术难题。现场应用结果表明,支护后巷道变形在合理范围内,支护方案合理可行,可在矿区其他类似地质条件巷道推广应用。     

阳泉矿区复杂困难巷道支护技术研究及工程应用

针对阳泉矿区15~#煤层地质条件恶劣、应力高、巷道围岩变形大、复杂困难巷道比例高的问题,提出了高预应力强力锚杆支护系统。以地质力学测试为基础,研发高强度锚杆支护材料,采用高效的高预应力施工机具,通过大幅提高锚杆支护系统初始预紧力,实现支护系统的高刚度,保持巷道围岩完整性和稳定性。采用数值模拟方法,研究15~#煤层在采用沿顶板和沿底板不同布置条件下巷道围岩应力和塑性破坏情况。研究结果表明,高预紧力强力锚杆支护系统成功解决阳泉矿区不同类型复杂困难巷道支护难题,巷道变形破坏情况明显好转,并在阳泉矿区得到了大范围的推广和应用。     

金川二矿区1178m分段道中长锚索支护应用

金川二矿区1178m分段道埋藏深、地压大,同时受剧烈的采动应力影响,巷道稳定性极差,支护巷道破坏严重,导致巷道返修率高。为了经济有效地控制采场地压,维护巷道的稳定,在分析现有支护型式的基础上,首次采用了锚索网综合支护技术。经现场试验研究,采用数值分析方法,提出中长锚索综合支护型式,为巷道支护型式选择和参数优化提供了依据。     

深部特厚煤层对采对掘巷道围岩综合应力场演化研究

深部特厚煤层对采对掘巷道受高应力及多次强烈采动影响,应力环境复杂,围岩控制难度大,井下综合应力场演化对于巷道支护方式及参数的确定有益。以麻家梁煤矿14103辅运副巷为工程背景,采用井下实测、理论分析和数值模拟方法,揭示巷道围岩原岩应力场、采动应力场、支护应力场及位移场演化规律。实测得出麻家梁煤矿巷道围岩原岩应力场分布特征;揭示出相邻工作面回采滞后采动影响阶段是巷道围岩采动应力增加的主要阶段;锚杆锚索施加高支护应力可在围岩中形成稳定承载结构。基于应力场、位移场综合分析,得出14103辅运副巷围岩采动应力增加先于巷道变形的增加;受二次采动应力作用,围岩发生扩容变形,出现应力增加不明显而变形显著增大的现象,揭示出采动应力场、支护体受力及位移场时空演化相互关系。该结果对巷道布置方式及支护方案提供了依据。     

采动敏感型底板巷道支护技术研究

某煤矿底板巷道受上覆煤层开采影响时,变形失稳严重,支护困难。在矿区地应力场、围岩力学性能测试的基础上,对巷道失稳状况进行了调查,实测了巷道围岩变形的基本规律,分析了巷道失稳的机制,提出了基于采动敏感型巷道的控制围岩稳定的支护机理;同时针对工程实践,提出高强度预应力锚杆为基础,巷道关键部位加强支护及二次注浆加固技术方案,并在现场进行了工业性试验。实践表明,提出的支护对策可有效的控制巷道围岩稳定,具有广阔的推广应用前景。     

厚复合层顶板沿空掘巷支护研究

以铜川矿区复合项板条件为例,基于沿空掘巷围岩大、小结构的稳定性原理,结合覆岩破断的弧形三角块模型,根据理论分析初步确定了沿空掘巷小煤柱留宽方案;进而采用锚杆组合梁加固理论与锚索悬吊补强理论进行支护断面的初步设计。采用FLAC3D模拟软件对各方案分别进行了掘巷阶段与采动影响阶段的支护效果考察,最终确定小煤柱留宽5m,巷道支护采用左旋无纵筋高强度螺纹钢锚杆,排距800mm。沿空掘巷与采动影响阶段的支护效果表明,采用该支护方案巷道围岩应力分布合理,锚杆支护系统适应性良好。     

二次采动煤巷加长锚索与丛柱联合加强支护技术

为了解决阳煤二矿综放工作面二次采动巷道围岩变形严重问题,通过对二次采动煤巷支护困难以及原有支护方案存在的不足进行理论分析,提出了加长锚索与丛柱联合加强支护改进方案,并采用数值模拟软件模拟了加强支护条件下巷道围岩变形特征,通过工程实践,巷道顶板移近量减少了71.3%,断面收缩率由原支护方案80%减少到17%。结果表明,加长锚索与丛柱联合加强支护技术效果良好,在软岩巷道中能有效将锚杆支护形成的整体结构与深部围岩相连,维护巷道稳定性。     

基于多目标模型的煤与瓦斯突出风险分类方法研究

为了对阳泉矿区内不同类型的煤与瓦斯突出风险进行分类管控，建立了基于多目标加权灰靶决策模型的煤与瓦斯突出风险分类方法，根据灰色关联度分析结果，建立了分类指标体系，利用阳泉矿区典型矿井实际样本验证了该分类方法的可靠性，对阳泉矿区以及国内其他条件类似矿区的煤矿进行煤与瓦斯突出风险分类管控以及针对性防治具有积极的理论指导价值。     

娄台子铁矿围岩稳定性评价与应用

以娄台子铁矿为研究对象,采用RMR围岩分级的方法对该矿区内的围岩进行了评级,并根据矿山服务年限、围岩级别和岩石质量指标值得出了该矿区巷道的支护方式和采场安全开采的结构参数,从而为现场支护方式的选择和采场结构参数的选取提供了理论依据。     

基于Phase2的不同跨度采场围岩稳定性及支护研究

采用Phase2对某矿区不同跨度下采场拉底巷道和凿岩巷道开挖和支护过程进行数值模拟研究,获得了各阶段采场围岩位移场、应力场和塑性区范围变化云图,并对模拟结果进行定量及定性分析,揭示了不同跨度采场围岩稳定性变化趋势。结果表明,采场跨度对围岩顶板变形量和应力值有着较大影响,及时采取合理的支护措施能有效保持围岩稳定。研究结果对类似矿山采场结构尺寸设计和地压控制具有理论指导意义。     

屯兰煤矿12412回采巷道支护设计

针对屯兰煤矿12412回采巷道工程地质条件,通过现场地质条件调查,结合工程实践经验,提出屯兰煤矿12412回采巷道的支护设计和参数确定原则,设计出12412回采巷道支护方案。工程实践表明:12412回采巷道设计支护方案保证了巷道的整体稳定,降低了支护成本,为本矿区其他巷道提供了有益参考。     

毛家庄集中下山破碎大巷修复支护技术

由于受长壁工作面机械化一次采全高所形成的剧烈采场矿压影响,毛家庄矿一采区拱形砌碹支护的集中下山出现明显破坏。为此采用数值模拟分析工作面采动对巷道围岩的应力分布及变形的影响,并提出了巷道修复方案。现场工业实践表明,采用断面锚杆结合金属方格网且锚索加强支护帮部关键区域的修复方案,有效控制了集中下山围岩变形,解决了采动应力下破碎大巷的修复问题。     

裂隙带顶板巷道围岩破坏机理及稳定性控制

针对上行开采过程中顶板巷道支护困难的问题,采用UDEC离散元数值模拟软件对上行开采过程中采场采动裂隙、塑性区以及巷道围岩裂隙、塑性区发育进行了系统的研究和分析,研究结果表明:采动作用下顶板巷道围岩破坏以巷道顶、底板破坏最为明显,靠工作面侧的巷帮破坏次之。采场采动裂隙、塑性区发育与巷道围岩裂隙、塑性区发育在工作面的推进过程中不断相互吸引和促进,最终贯通。同时,当采动作用达到一定程度时,采动裂隙会以顶板巷道顶板为起点向上发育,而巷道肩角处塑性区向上产生畸形发展,其发育方向与采场覆岩断裂角一致,其发育高度远远大于未受采动影响的巷道塑性区发育高度。基于分析结果,提出了上行开采裂隙带顶板巷道支护策略,并以山脚树矿上行开采为工程背景对其顶板巷道原有的支护形式进行了改进,改进后的支护能够有效保证巷道围岩稳定。以上研究成果可为上行开采工程中顶板巷道的支护提供设计参考,丰富采动巷道围岩稳定性控制理论成果。