基于围岩等级的巷道锚网支护效果评价研究

矿山巷道支护对于岩巷稳定性具有积极作用，针对巷道支护设计过于保守或考虑成本造成支护欠缺的普遍现象，提出了一种将围岩分级法等效内插至地质强度指标GSI中，利用Hoek-Brown强度准则和现场地质调查资料确定围岩力学参数的方法，根据现场施工方式模拟锚网支护结构，量化巷道锚网支护结构的安全性，建立了对应的支护效果评价经验公式，得到支护安全评价定量指标，结合现场监测数据检验了此方法的可行性。研究表明：巷道断面各点空间位移均随围岩质量弱化而增长，锚网支护体系在围岩等级4级左右已局部开始失效破坏；通过材料抗剪强度确定锚杆安全系数可有效快速评价支护效果及结构安全程度，从而实现按需支护设计。研究成果可为不同围岩等级的巷道锚网支护效果评价提供一种简便、有效的方法，可为现场巷道施工与设计提供参考。     

基于三维随机裂隙网络模型的岩体质量分级与支护研究

基于对三山岛金矿大埋深高地应力条件非连续岩体节理裂隙赋存问题的研究,开展了深部某水平节理裂隙统计测量工作,利用3DEC构建了三维离散(DFN)裂隙网络模型,根据DFN模型进一步模拟研究了钻孔取芯并获得了裂隙岩体的RQD指标,结合室内力学试验,计算得出RMR与BQ值,根据岩体质量,采用网度为2.0 m×2.0 m的管缝式锚杆或喷浆对顶板及两帮进行临时支护,之后对顶板及两帮进行树脂锚杆、钢带联合支护,每排施工6根锚杆,间排距1.2~1.6m,顶板及两帮锚护后,对锚护区域进行喷浆支护,喷浆厚度至少5cm,强度C20,为矿山安全生产提供了可靠保证。     

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。     

基于博弈论的地下矿山岩体质量可拓评价研究

对三山岛新立矿区-400 m中段岩体质量等级进行评价,评价指标参考RMR分类法,并考虑完整性系数KV和地应力修正系数Q。引入可拓学理论,建立岩体质量评价物元模型,提出基于博弈论的最优组合赋权法确定指标权重,建立基于博弈论最优组合赋权法的可拓理论。同时,应用修正RMR分类法对-400 m中段岩体质量进行评价。研究表明,基于博弈论的岩体质量可拓评价能反映待评岩体与相邻等级之间的距离,较修正RMR分类法更加精确,从而使采矿方法设计及开采过程中的安全支护措施更加合理,为确保矿山安全、高效开采提供了技术支撑。     

九仗沟金矿岩体结构面数字识别及稳定性分级*

岩体结构面分布特征是评价岩体稳定性的重要指标之一。借助先进的三维数字摄影测量系统(ShapeMetriX 3D)对九仗沟金矿+220m中段巷道围岩进行现场原位节理扫描,获取岩体产状、节理组数、节理间距、结构面线密度等参数。在此基础上进行岩体稳定性分级,得出九仗沟金矿岩体等级为Ⅳ～Ⅴ级,巷道岩体稳定性均较差。实践证明,该研究为九仗沟金矿合理选择巷道支护形式提供了可靠的理论依据。     

复杂矽卡岩巷道锚杆支护参数优化研究

锚网喷支护是最常用和经济的矿山巷道支护方式,主要以锚杆为主体控制围岩变形与破坏,其锚杆长 度、间排距与预应力的选取是体现支护效果的关键因素。 针对某铁矿复杂破碎矽卡岩巷道,现有锚网喷支护效果不 理想,展开支护参数优化研究。 首先采用探地雷达进行巷道松动圈测试,根据围岩松动圈范围及岩体结构特征对矽 卡岩进行分类,共分为 3 类分别进行锚网喷支护参数优化;然后在前期点荷载试验及现场地压监测结果的基础上采用 黄金分割法对岩体力学参数进行反演,获得围岩强度及变形参数;最后根据松动圈支护理论确定最佳锚杆长度、合理 预紧力,利用 FLAC3D 建立巷道支护三维数值模型,结合巷道变形及塑性区面积,对锚杆间排距进行优化,分别确定 3 类矽卡岩巷道合理的锚杆支护参数。 经实践验证,优化后支护效果较稳定可靠。 研究结果可为复杂矽卡岩巷道锚杆 支护设计提供参考。     

非金属喷锚网巷道支护工艺优化研究

针对金属锚杆和锚网的价格高、质量大、耐腐蚀性差等问题，以金川集团龙首矿为研究对象，基于理论分析、数值模拟及现场试验等手段，开展了非金属喷锚网巷道支护工艺优化研究。通过锚杆、锚网强度指标计算并综合考虑支护效果评价指标，初步确定非金属锚杆、锚网规格参数；采用MIDAS/GTS数值模拟软件构建金属、非金属(喷)锚网支护巷道的二维数值模型，分析围岩应力(位移)场、锚杆内力等分布规律；对永久支护巷道及临时回采进路进行现场支护试验，对比分析金属材料与非金属材料的支护效果，验证了非金属喷锚网支护工艺在地下开采支护工程中应用的可行性。研究结果可为非金属材料在巷道支护中的应用提供参考。     

九顶山钼矿破碎软岩巷道变形控制技术研究

九顶山钼矿底部出矿巷道围岩以蚀变花岗斑岩为主,节理裂隙高度发育,是典型的破碎软岩。目前所用的钢支架支护无法控制该类巷道的大变形,考虑采用锚喷网支护。利用修正后的Hoek-Brown破坏准则计算蚀变花岗斑岩岩体强度,作为支护研究的基础;对锚杆间距和喷射混凝土厚度的不同取值进行正交设计,拟定出9种支护方案,利用FLAC3D计算比选出最优方案用于支护试验。该方案要求锚杆间距1.0m,喷射混凝土厚度0.06m。出矿巷道支护试验与收敛变形监测结果显示,该锚喷网支护方案能有效地控制巷道变形,两监测断面围岩在各自开始监测的54d和40d后趋于稳定。断面顶底板移近量、两帮挤进量平均值分别为40.98mm和55.92mm。     

基于改进RMR法及三维可视技术的岩体质量分级分区

针对传统岩体质量分级分区方法存在评价指标僵硬,考虑因素片面,结果表达单一等问题,改进了原有的RMR岩体质量分级法,采用工程岩体6级分级标准,建立了适合矿山工程实际的岩体质量与稳定性评价体系.以某矿山的工程调查取样数据为基础,采用三维模拟技术建立矿山各区域岩体的实体模型和块段模型,以及对单轴抗压强度、RQD值、节理条件、以及地下水条件等一系列岩体评价指标参数进行插值,实现了该矿山围岩质量的三维可视化分级.研究表明,矿区岩体等级大多为较好到一般的Ⅲ级水平,为矿区进行合理的支护规划以及重新论证支护比例提供了参考依据.     

浅层破碎岩体巷道全长锚固稳定性控制

借助于修正的RMR法对首云铁矿巷道围岩进行岩体工程质量评价分级,采用理论计算与ANSYS软件模拟对巷道开挖后塑性区的形成过程和二次应力分布加以研究,得出浅层破碎围岩无支护时塑性区特性及全长锚固条件下应力分布规律;同时,依据锚杆轴力测试结果,指出在兼有软岩及硬岩双重特性的浅层破碎岩体中宜根据岩体工程质量采用长短结合的成组锚杆支护方式,并辅助喷射适当厚度混凝土层封闭围岩以实现巷道稳定性控制,首云铁矿Ⅲ矿带破碎围岩巷道支护改进的实践验证了其支护效果的优势。     

罗河铁矿岩体质量关键指标内在关联研究

工程岩体质量是复杂岩体工程地质特性的综合反映,是凿岩爆破参数优化设计、荷载计算与材料消耗、支护类型与尺寸合理选择等的主要依据。对罗河铁矿开展了踏勘调查,给出调查点处的岩体质量分级,同时对岩体质量关键指标内在关联进行研究。研究表明:调查的141个测点中II级岩体最多,占比44.0%,其余42.6%为III级、8.5%为IV级岩体、2.1%为V级岩体、2.8%为I级岩体;对加权节理间距、体积节理数Jv、点荷载强度、RMR值等指标进行了拟合,单个指标对RMR值有影响且符合一般规律,但是单个指标不能决定RMR值,其他指标也对RMR值产生了相应的影响;BQ与RMR之间具有良好的相关关系,它们的线性拟合关系相较于指数拟合关系更加贴切,二者大致在II～IV级范围内可以互相换算。     

金属矿山节理化岩体巷道锚杆支护加固机理模拟研究

论文通过数值模拟手段分析研究锚杆支护对金属矿山节理化岩体巷道的加固机理,研究了锚杆支护前后岩体结构应力场和位移场的变化规律,从而判断锚杆的加固效果。模拟结果表明:锚杆加固支护极大增强了节理巷道围岩自身的承载能力,改善了巷道围岩的受力情况,限制了巷道岩体围岩的变形量,为锚杆支护在节理岩体中的应用提供了理论支持。     

巷道支护参数优化设计及应用

为了节能降耗,巷道施工过程中要求快速掘进并且合理支护,对巷道支护参数进行了优化,基于巷道地质状况,顶板采用高强锚杆、梯形梁进行锚梁支护,使用锚网梁+锚索补强支护;回采巷道外段煤帮采用等强锚杆加缓冲皮垫、梯形梁、片网进行锚网梁支护,并进行了围岩变形观测。研究得出,优化后的巷道支护方案具有较好的支护效果,取得了良好的经济效益。     

破碎顶板大断面煤层巷道支护技术研究

针对东沟煤矿2202工作面运输巷原"锚杆+锚索+钢筋梯子梁+锚网"联合支护不能有效提高巷道破碎顶板下位岩层的刚度,支护效果不明显等问题,分析了巷道变形破坏特征及原因,通过现场观测、块体力学分析和FLAC3D模拟计算等手段对支护控制技术进行系统研究,提出采用"锚网索+注浆锚杆"的联合支护方式,提高了岩体结构面的黏结力,改善了破碎围岩的力学特性,有效解决了破碎顶板大断面煤层巷道大变形的问题,可为类似地质工程条件支护技术提供参考。     

岩巷掘进支护技术优化与应用

传统的岩巷支护方式以直墙半圆拱形锚网喷为主,掘进方式为"两掘一喷"。"两掘一喷"锚网喷支护掘进速度慢,爆破后直接打锚杆无法保证安装质量致使巷道支护强度低。分析了超化煤矿锚网喷支护掘进速度慢、支护强度低的原因,在岩巷掘进中采用喷浆后打锚杆挂网的支护方式,提高了岩巷掘进速度,保证了锚杆支护质量。     

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。     

松软破碎煤层巷道锚网支护关键因素

采用数值计算与正交试验相结合的方法,将影响松软破碎煤层巷道锚网支护效果的各因素组合为27种方案,并分别进行数值模拟.在低应力松软破碎状态下,以巷道顶底板的收敛量作为煤巷锚网支护效果的评价指标.通过对该评价指标的极差分析,得出影响松软破碎煤层巷道锚网支护的关键因素是锚杆间排距.不同锚杆间排距与巷道顶板下沉量的对应关系表明,当间排距这一关键因素大于650 mm时,对支护效果影响较为显著.最后,从锚杆与围岩共同作用的观点出发,分析了锚杆间排距成为松软破碎煤巷锚网支护关键因素的原因.     

煤矿巷道锚网支护机理及围岩变形规律分析

为了改善锚网支护的耦合效果,研究了煤矿巷道锚网支护技术及围岩变形规律,理论分析了护网受力,并给出了锚网支护的强度耦合标准;采用FLAC3D数值模拟软件,模拟分析了不同方案条件下巷道塑性区、应力和位移分布.研究得出,进行锚网支护后,巷道围岩变形得到有效的改善,且采用锚杆+格宾金属网支护后,巷道护表效果明显,能够有效抑制巷...     

金川矿区深部高地应力矿山巷道锚网支护技术

金川矿区深部巷道地应力大、岩体破碎的特点凸显,矿山巷道原采用的锚喷支护方法在施工后具有围岩变形量大且持续时间长、喷射混凝土层掉块剥落及锚杆锚固力下降等问题,难以保证巷道安全可靠。通过对矿区巷道变形特征进行调查研究及理论分析,引入锚杆+TECCO网（无喷混凝土）支护技术来解决其支护难题。所研究的锚网支护具备两大特点：①支护过程中不采取喷射混凝土的方式;②结合巷道围岩变形实际情况,采用了通常应用于边坡防护工程中的高强度金属网（TECCO网）。研究表明：①具有高抗拉强度的TECCO网能够在巷道围岩产生变形后,使支护体逐渐与围岩形成一个紧密的整体结构,提高围岩自承能力;②试验巷道采取锚网支护40 d后,围岩变形速率小于0.1 mm/d,说明该支护方式可以有效控制巷道变形;③锚杆+TECCO网支护成本低、作业强度小,可对该矿高效及安全生产发挥积极作用。     

深部地压控制技术与采场优化支护研究

为了合理有效地对深部地压进行控制，选取某矿作为研究对象，通过现场调研现有的主要支护手段，建立了分级支护模型，对巷道支护进行了设计。研究结果表明：U 型钢拱架、喷射混凝土、锚网和锚杆为目前的主要支护方式；在稳定性一般或较好的采场，单位面积所需锚杆为 0.67 根/m²，锚杆网度可适当调大为 1.5~2.0 m×1.5~ 2.0 m；若围岩过于破碎时，锚杆网度应严格按设计施工；根据巷道矿岩的工程质量，然后结合巷道使用时间、暴露面积及影响程度，得到支护等级指标 RQ 值，根据 RQ 值将巷道支护分成 5 级，最终确定各采场支护形式及支护参数，为深部安全高效开采提供科学依据。