高应力区沿空留巷围岩现状监测研究与分析

陈四楼矿计划实施沿空留巷的2802运输巷,断层较多,直接顶厚度较大,巷道矿压显现较为明显。针对顶板下沉、两帮外鼓、顶板淋水较大、巷道顶板受压破碎、金属网锈蚀严重、压脱锚杆较多、两帮位移较大等现象,提出在高应力区采用矿压监测的方法,通过对巷道变形现状进行的监测分析,对巷道破坏变形程度有了清晰的认识,对造成巷道破坏变形原因和影响因素有了详细的分析,根据注浆加固可改善围岩结构,提高围岩承载能力及锚杆、锚索锚固性能,是一种较为有效的围岩控制措施,确定了需要采用注浆加固的方式对进行巷道围岩破坏变形治理,并根据现场实际情况对注浆材料的性能提出了要求。     

大埋深多次扰动大断面失稳煤巷围岩加固技术

采用现场围岩结构观测、锚杆锚固力测试、井下试验相结合的研究方法,开展了山西晋城寺河煤矿大埋深多次扰动大断面失稳煤巷围岩加固技术研究。在围岩结构窥视和锚固力测试的基础上,结合巷道变形破坏情况,确定采用深浅孔组合注浆和高预应力锚索补强控制围岩变形的综合修复方案。通过前期注浆恢复破碎围岩的连续状态,后期高预应力锚索补强大幅度提高围岩的自身承载能力。井下矿压监测结果表明,综合修复技术有效地控制了大巷变形,保持了长期稳定性,为类似条件下的煤巷修复提供了技术支持。     

组合锚注支护在深部大断面巷道围岩控制的应用

深部大断面巷道围岩严重变形影响煤矿回采效率,主要原因为埋深变大,围岩应力过大,导致支护传统支护措施无法满足要求。针对以上问题,拟采用组合锚注技术进行支护,阐述了两种中空注浆锚杆施工工艺,采用数值模拟方法分析了传统端部锚固和中空注浆锚杆锚固措施下巷道围岩应力、应变情况,对现场组合支护措施实施后情况进行了效果考察,得到以下结论：(1)组合锚注技术中端锚式中空注浆锚杆锚固大于涨壳式中空注浆锚杆锚固极限拉拔应力,前者是后者极限拉拔应力的1.5倍;(2)数值运算分析,深部采用传统端部锚杆锚固技术顶板最大位移量为140 mm,顶板破损严重;中空注浆锚杆锚固顶板最大位移量60 mm;中空注浆锚杆锚固技术支护效果更佳;(3)通过对比传统支护措施和组合锚注支护措施分析,传统锚固支护区域深部最大位移量420 mm,中空注浆锚固区域深部最大位移量120 mm,中空注浆锚固支护效果明显。研究结果表明,组合锚注支护技术有效控制了大断面巷道围岩变形严重问题。     

钻锚一体化新型注浆锚杆实验研究及应用

针对松散、破碎巷道围岩的支护问题,开发出钻锚一体化新型注浆锚杆,该锚杆具有钻杆、锚杆以及注浆管多重功能,在一次完成钻孔与锚固的基础上,通过中心孔对松散围岩进行注浆加固,简化破碎围岩注浆加固与支护工艺,提高掘进支护施工速度。对新型涨壳式锚杆进行了实验室实验,确定了锚杆选材、结构设计、工艺参数等。力学性能实验表明,杆体的拉断载荷平均值为286kN,约是普通中空注浆锚杆的5倍。在煤矿进行了现场工艺性试验,锚杆钻进与锚固性能可靠,可快速打入巷道围岩中,施加预紧扭矩后,锚杆预紧轴力达到51.5～85.3kN,具有较高的预应力。锚杆安装后,可实现带压注浆,实现全长锚固,为松软、破碎围岩巷道及时提供高强度、高预应力支护,为掘进工作面的快速高效推进创造了条件。     

锚注支护在松软岩层大断面交岔点施工中的应用

采用自钻式中空锚杆先对巷道围岩进行注浆,浆液在巷道围岩裂隙及破碎带强化凝结后,再上紧注浆锚杆端部的托盘,锚固区内的围岩强度和抗压能力得到提高,在巷道周边轮廓形成一个嵌套强化锚固层,从而控制巷道的围岩变形与破坏。首次采用锚注支护在黄沙矿-500 m轨道暗斜井松软岩层大断面交岔点施工,取得了良好的支护效果。     

软岩应力集中区巷道锚注组合支护技术

煤矿锚杆支护技术是煤炭开采的一项关键技术。针对深部复杂地质条件下采动动压影响区内的矿井、采区主要巷道支护,采用高预应力锚杆、锚索和注浆联合加固支护技术,可实现有效控制围岩变形与破坏,避免巷道多次维修。并通过高压注浆技术实现锚杆、锚索全长锚固支护和对松散破碎岩体进行充填、固化、加固,能更好地发挥岩层与锚杆杆体共同抗剪切作用,抑制围岩离层与错动,充分发挥锚固岩体的自承、自稳能力。解决深井高地压复杂地质条件下采动动压影响区内的主要巷道支护技术难题,为矿井实现高产高效创造了条件。     

长沟峪煤矿矿压监测与结果分析

通过在长沟峪煤矿回采巷道设置顶板离层监测仪、巷道围岩表面收敛测量基点及锚杆锚固力动态监测仪等矿压观测仪器,观测巷道的顶板离层量、表面收敛量及锚杆锚索锚固力等巷道矿压显现的特征值,并利用观测结果对不同支护形式下的变形情况进行数值模拟分析,论证现行锚杆锚索支护的可行性,及在煤壁破碎的情况下采用注浆锚杆的必要性,为该矿以后的支护设计优化提供一定的技术参考和技术参数[1]。     

冲击载荷作用下锚固围岩损伤破坏机制

为研究冲击地压巷道锚固围岩损伤破坏特征,以实际发生冲击失稳的巷道为例,分析了冲击载荷作用下锚固围岩动载响应特征,现场测试了冲击载荷作用后围岩损伤、锚固界面损伤及锚固性能,对比分析了冲击载荷前后锚杆力学性能。研究结果表明:冲击载荷作用下,巷道锚固围岩和锚杆与锚索受反复压拉压作用,导致锚固系统锚固性能降低与失效;冲击载荷作用后,巷道围岩节理、裂隙发育,完整性差且强度大幅降低,锚固性能劣化或失效;锚杆支护材料性能降低,杆体延伸率降低13. 8%,抗拉强度降低6. 6%,冲击吸收功降低24. 3%,锚杆产生塑性变形,晶粒扭曲、畸变,微观金相组织紊乱。采用锚固注浆、高预应力全长锚固以及高强度、高伸长率、高冲击韧性锚杆与锚索联合支护,可以有效提高冲击载荷作用下巷道围岩的稳定性。     

三软煤层巷道破坏机制及锚注对比试验

针对龙口矿区梁家煤矿典型软岩巷道-4606改造开切眼巷道围岩控制难题,通过现场监测和试验,分析原支护方案下围岩变形破坏机制。煤层结构复杂,围岩易膨胀、软化,围岩破坏范围大,拱架变形破坏严重,锚杆支护潜力无法有效发挥是巷道变形破坏的主要原因。支护构件锚固性能试验表明,与注浆前相比,注浆10 d后注浆锚杆拉拔力提高214%,高强锚索提高89%。在此基础上,以锚注支护为核心,实施了U型棚+注浆锚杆,注浆锚杆+高强锚索两种联合支护对比试验方案。结果表明：方案实施后,巷道围岩变形量小于原支护方案59%以上,锚注支护可有效控制该类条件下巷道围岩变形;两种试验方案的围岩整体平均变形量相差6.6%,采用注浆锚杆+高强锚索联合支护方案可替代传统的U型棚支护。     

深井高地压软岩应力集中区巷道锚注组合支护技术

针对深部复杂地质条件下采动动压影响区内的矿井、采区主要巷道,采用高预应力锚杆、锚索和注浆联合加固支护技术,可实现有效控制围岩变形与破坏,避免巷道多次维修。并通过高压注浆技术实现锚杆、锚索全长锚固支护和对松散破碎岩体的充填、固化和加固,能更好地发挥岩层与锚杆杆体共同抗剪切作用,抑制围岩离层与错动,充分发挥锚固岩体的自承、自稳能力。解决深井高地压复杂地质条件下采动动压影响区内的主要巷道支护技术难题,从支护效果、支护成本、安全可靠等方面为矿井实现高产高效创造了前提条件。     

基于FLAC3D的节理岩体巷道锚注加固数值模拟

通过对节理面锚注加固抗剪切强度的力学推导,得出锚注加固在节理岩体巷道中的作用机理以及锚杆和注浆的联合应用增强和加固了围岩的支撑能力。通过FLAC^3D大型数值模拟软件,对节理化软岩巷道未支护、锚注加固时的岩体巷道围岩进行数值模拟分析研究,锚注加固对于改善节理化软岩巷道围岩的受力状况、限制巷道围岩变形量具有重大的作用,对节理裂隙岩体进行锚注加固是一种有效的节理岩体支护方法。     

高应力深部巷道围岩变形特征与控制技术研究

分析了高应力深部巷道围岩变形特征与控制技术,采用FLAC^3D数值模拟软件,分析了巷道垂直位移变化规律以及围岩塑性区扩展规律;依据高应力深部巷道围岩变形特征,设计了以锚注为主要支护方式的耦合支护体系,并对改良后的支护方式进行了验证。研究得出,采用锚注和高强度预应力锚杆耦合支护方案,巷道围岩变形得到了有效控制。     

深井返修巷道动态支护技术研究

为了更好地解决深井高应力、破碎围岩巷道反复返修问题,基于巷道工程环境和变形破坏特征,提出了高强锚网喷支护配合锚索补强,适时采用注浆锚杆浅部注浆和注浆锚索深部注浆加固的动态支护方案,并给出了详细的技术参数。工业性试验表明,该支护方式能够限制巷道围岩的持续变形,提高围岩的整体性和承载能力,保证巷道围岩和支护结构长时间内的稳定。     

节理化差异岩层大巷的变形机理及其控制研究

基于神火集团葛店煤矿-600m轨道大巷的地质条件,采用UDEC4.0模拟分析了不同节理化程度条件下巷道围岩的应力分布和变形特征,研究了差异岩层交界处由于岩性不同所引起的变形和应力差别。分析出节理化软岩巷道大范围岩石膨胀变形的原因,得到交界处岩层的变形差异原因。在此基础上进行高强、超高强锚网索喷和锚注二次支护的控制研究,确定了锚注二次支护控制方案。现场应用证明了研究结论的正确性,取得了良好的技术经济效果。     

破碎围岩巷道锚网索喷注耦合支护技术的研究与应用

深部软岩巷道具有非线性大变形特征,单一的支护方式难以控制。锚网喷注支护是具有锚网喷支护与注浆加固共同作用的一种耦合主动支护方式,可以改变围岩力学参数,提高围岩强度。文章结合鹤岗矿业集团兴安矿四水平中央石门返修的工程实践,分析了锚网喷注支护的工程特点。经理论分析和工程应用表明,锚网喷注支护显著提高了围岩的强度和承载能力,有效地控制了深部软岩巷道变形问题,是一种有效控制深部软岩巷道变形的支护形式。     

赵庄煤业13102复用巷道注浆优化应用研究

针对巷道围岩破碎、锚杆失效严重的问题,以13102巷为工程背景,总结现有支护方案下巷道的破碎特征,分析围岩破碎严重的原因,提出控制巷道围岩的二次注浆方案,确定注浆参数.工程实践验证结果表明,二次注浆方案可有效控制巷道围岩的变形量和变形速率.     

中空注浆锚杆在高应力软岩巷道中的应用

针对规划区瓦斯治理底板岩巷石门在高应力软岩巷道掘进过程中遇到的支护问题,提出采用中空注浆锚杆支护体系对巷道围岩进行控制。现场应用结果表明,该支护方式可以增加围岩自身承载能力,有效控制围岩变形,取得较好应用效果,为矿井高地应力软岩巷道支护提供有益参考。     

破碎软岩回采巷道支护技术研究

根据首旺煤矿2#煤层回采巷道围岩特征,基于理论分析及数值模拟,对软岩巷道的变形破坏机理及锚杆(注浆)+锚索支护技术进行了研究,提出采用"锚杆(注浆)+锚索"联合支护方案。     

三软煤层沿空巷道破坏机制及锚注控制

针对龙口矿区梁家煤矿典型三软地层沿空巷道-4606材料巷围岩控制难题,通过现场监测和试验,分析原支护方案下围岩变形破坏机制。煤层结构复杂,围岩易膨胀、软化,围岩破坏范围大,拱架变形破坏严重,锚杆支护潜力无法有效发挥是巷道变形破坏的主要原因。以锚注支护为核心,实施了U型棚+注浆锚杆+注浆锚索和注浆锚杆+注浆锚索2种联合支护对比试验方案。结果表明：方案实施后,巷道围岩变形量均小于原支护方案37%以上,U型棚+注浆锚杆+注浆锚索联合支护方案中U型棚对围岩的控制作用不明显,注浆锚杆+注浆锚索联合支护完全可以取代传统的U型棚支护。     

高应力回采巷道底鼓机理及治理技术

赵固矿区回采巷道在高地应力和采动叠加支承压力的共同作用下,超前支承压力影响范围达到160 m,造成泥质底板和碎裂煤帮变形严重,围岩变形量大,底鼓量达到400 mm以上,导致大量巷道返修。大采高沿底掘进巷道为挠曲褶皱性底鼓;上分层沿顶板掘进巷道为挤压流动性底鼓。提出了赵固矿区回采巷道底鼓的治理策略,即“强帮、控制顶角和底脚、强化底板、适度卸压,底板采用自钻式注浆锚杆”,并给出了支护方案。自钻式注浆锚杆具有可接长、自锚固、自钻进、主动支护、可注浆和柔性支护的特点,是控制巷道底鼓的有力支护手段。矿压观测表明,采用自钻式注浆锚杆加固巷道底板,能够有效控制巷道底鼓。提出的底鼓控制方法可以为类似条件巷道围岩控制提供参考。