数值模拟软岩巷道支护技术研究

软岩巷道多具有高应力、变形大、难支护等工程特征,单一支护方式难以控制围岩变形.通过对围岩变形机理、破坏过程分析研究,利用模拟围岩变形破坏的RFPA计算软件,建立了数值计算力学模型.对软岩巷道围岩变形破坏、应力转移过程进行模拟分析,为软岩巷道支护方案设计提供了依据.     

数值模拟软岩巷道支护技术研究

软岩巷道多具有高应力、变形大、难支护等工程特征,单一支护方式难以控制围岩变形.通过对围岩变形机理、破坏过程分析研究,利用模拟围岩变形破坏的RFPA计算软件,建立了数值计算力学模型.对软岩巷道围岩变形破坏、应力转移过程进行模拟分析,为软岩巷道支护方案设计提供了依据.     

强膨胀软岩巷道变形特性及控制对策研究

为解决强膨胀软岩巷道支护问题,以红庆梁煤矿强膨胀软岩巷道支护工程为研究对象,通过理论分析和现场调研,分析了强膨胀软岩巷道变形特性.利用MIDAS/GTS建立强膨胀软岩巷道弹塑性数值仿真模型,分析了采用锚网喷架联合支护方案时巷道塑性区范围、应力分布、表面位移以及锚杆和U型钢可缩支架的受力特征.进行现场测试,得到了锚网喷架联合支护方案条件下巷道围岩变形规律.结果表明:采用锚网喷加U型钢可缩支架组成的联合支护体系将有效地提高支护结构整体刚度,增强围岩的自稳能力和自承能力.     

深部软岩巷道围岩变形分析与控制

针对某深部软岩巷道支护困难问题,首先对围岩进行力学性能试验,然后利用有限元分析方法,在基于不同埋深软岩巷道围岩变形特征研究的基础上,从巷道开挖和围岩支护两方面对深部高地应力软岩巷道围岩变形与控制进行深入研究.结果表明:随软岩巷道埋深增大,巷道围岩变形呈线性增大趋势;在深部高地应力下掘进巷道时,全断面开挖法围岩变形最大,...     

古汉山矿东大巷“钢棚+注浆”支护工程实践

针对焦作矿区古汉山矿东大巷围岩属高应力、节理化、强膨胀的极软岩特性,采用一次拱形钢棚支护、二次锚注支护的"钢棚+注浆"支护技术方法,有效控制了巷道的强烈变形,避免了巷道维修,取得了软岩支护的最佳效益.     

软岩巷道破裂特征与分阶段分区域控制研究

解决软岩巷道维护问题的关键在于准确把握该类巷道围岩内部裂隙发展演化规律和破裂特征.以某矿典型的软岩巷道为研究对象,实验研究了巷道围岩组份及微结构的特征;现场测试了巷道围岩内部破裂发展过程和规律,得到了典型软岩巷道围岩内部裂隙扩展贯通具有阶段性和非均匀性的破裂特征;根据巷道破裂发展的时间效应和区域特征,提出了分阶段、分区域控制的关键技术,包括:分阶段喷射混凝土、锚杆(索)强力支护、围岩注浆加固的过程控制和重点部位的加强支护技术.现场工程实践表明,针对软岩巷道破裂特征的分阶段控制技术可以有效控制软岩巷道的围岩变形破裂的发展,实现该类巷道的围岩稳定.     

古汉山矿东大巷"钢棚+注浆"支护工程实践

针对焦作矿区古汉山矿东大巷围岩属高应力、节理化、强膨胀的极软岩特性,采用一次拱形钢棚支护、二次锚注支护的"钢棚+注浆"支护技术方法,有效控制了巷道的强烈变形,避免了巷道维修,取得了软岩支护的最佳效益.     

软岩特性及软岩巷道底鼓机理

论述软岩的特性和巷道底鼓的机理.对支护和开采类似软岩,取超常规对应措施提供了理论依据.     

极软岩水仓系统巷道与硐室支护及加固技术

基于和睦山矿区水文地质情况及-300m水仓系统巷道围岩状况,对该矿区软岩巷道进行支护作用机理探讨和变形分析,提出一套针对极软岩水仓系统巷道的支护与加固技术．支护结构的承载力验算及现场变形实测结果表明,该支护加固设计可有效控制极软岩遇水后的变形,支护效果良好．     

软岩巷道锚注支护结构蠕变分析

对锚注前软岩巷道围岩应力状态进行弹塑性分析,计算出锚注前围岩残余强度区半径;在此残余强度区内进行注浆,并将注浆区再细化为弹性区和塑性区,引入岩石蠕变的鲍尔丁-汤姆逊模型,建立了软岩巷道锚注支护结构的蠕变分析模型,采用塑性区岩体体积不变的假设,对锚注支护结构进行了黏弹性分析和黏塑性分析,推导出软岩巷道锚注支护结构应力及位移的蠕变公式.理论分析与相似模拟结果表明:软岩巷道锚注支护结构弹性区应力与时间无关,塑性区应力随时间而变化;弹性区、塑性区位移随时间的推移而不断增大,最后趋于一定值,且塑性区位移与半径成反比关系.     

软岩巷道爆破卸压机理分析

为了增强爆破卸压效果,运用岩石爆破内部作用理论,分析了软岩巷道爆破卸压的作用过程以及其影响因素,设计了爆破卸压效果现场测试系统.结果表明,爆破卸压具有硬化软岩、形成爆扩空腔和裂隙区,最终形成卸压区,并使高地应力转移到距巷帮R以远围岩深部的特征.适当加大炮孔直径、提高装药密度、选择爆速高的炸药,使炮孔间距满足L≥2R2,并尽可能减少炮孔深度,均可提高爆破卸压效果.     

基于变形压力分析的有控卸压机理研究

为了确定卸压程度,降低卸压过程中围岩强度弱化对巷道稳定的不利作用,基于应变软化准则建立了变形压力的力学模型,依据变形压力的变化规律分析了有控卸压机理,并提出了"临界塑性区半径"作为有控卸压的判定准则.结合某软岩大巷的有控卸压支护实践,确定该巷道的"临界塑性区半径"为7.78 m,并将该结果应用于有控卸压支护参数的设计.工程应用表明,通过对卸压程度的合理控制,不但有效释放了围岩的变形能减小围岩对支护体的变形压力,并能降低围岩强度弱化对围岩稳定的不利作用,提高二次锚杆支护效果,保证了支护强度满足要求,使巷道处于长期稳定状态.     

Key technologies and engineering practices for soft-rock protective seam mining

Severe gas disasters in deep mining areas are increasing, and traditional protective coal seam mining is facing significant challenges. This paper proposes an innovative technology using soft rock as the protective seam in the absence of an appropriate coal seam. Based on the geological engineering conditions of the new horizontal first mining area of Luling Coal Mine in Huaibei, China, the impacts of different mining parameters of the soft-rock protective seam on the pressure-relief effect of the protected coal seam were analyzed through numerical simulation. The unit stress of the protected coal seam, which was less than half of the primary rock stress, was used as the mining stress pressure-relief index. The optimized interlayer space was found to be 59 m for the first soft-rock working face, with a 2 m mining thickness and 105 m face length. The physicochemical characteristics of the orebody were analyzed, and a device selection framework for the soft-rock protective seam was developed. Optimal equipment for the working face was selected, including the fully-mechanized hydraulic support and coal cutter. A production technology that combined fully-mechanized and blasting-assisted soft-rock mining was developed. Engineering practices demonstrated that normal circulation operation can be achieved on the working face of the soft-rock protective seam, with an average advancement rate of 1.64 m/d. The maximum residual gas pressure and content, which were measured at the cut hole position of the protected coal seams (Nos. 8 and 9), decreased to 0.35 MPa and 4.87 m³/t, respectively. The results suggested that soft-rock protective seam mining can produce a significant gas-control effect.     

突出矿井深部新水平开采瓦斯综合治理模式研究

针对矿井浅部瓦斯治理模式已不能保障深部采区安全高效生产的现状,提出一种适宜矿井深部新水平开采的瓦斯综合治理模式.工作面消突采用底板岩巷穿层钻孔预抽煤巷条带瓦斯;底板岩巷布置“一巷多用”,在工作面回采工程中可兼做回风巷、尾抽巷、措施巷;回采工作面采用沿空留巷Y型通风综合治理瓦斯.其中,顺层钻孔预抽本煤层瓦斯,高位钻场顶板走向钻孔抽采裂隙带瓦斯,上隅角、尾巷埋管抽采采空区瓦斯,形成矿井三维立体瓦斯抽采体系.     

巷道与上部煤柱边缘间水平距离X的选择

巷道与上部煤柱边缘之间的水平距离X,是底板岩巷和邻近煤层巷道布置的重要参数。本文根据矿山压力的研究成果,阐述了上部煤层采动状况,巷道围岩性质,巷道与上部煤层之间的垂距Z、以及巷道与上部煤柱边缘间水平距离X间的定量关系,为正确选择X值及巷道与上部煤层回采空间的相对位置关系提供了主要依据。     

地下水对巷道围岩稳定性影响的数值模拟

为探明地下水对巷道围岩稳定性的影响,结合工程实际情况分析地下水对巷道围岩的弱化作用;建立围岩强度与饱和率之间的关系,用FISH语言将该关系嵌入到FLAC流固耦合模块中,从而建立具有遇水弱化效应的巷道围岩稳定性数值计算模型.研究结果表明：在锚杆支护条件下,有水作用时巷道围岩变形明显增大,与实际淋水条件下巷道围岩变形破坏情况是一致的;在锚杆支护基础上进行全断面锚注支护可有效控制地下水影响下巷道围岩的变形.工程实践验证了数值模拟的准确性与锚注支护对于有地下水影响的巷道支护的适用性.     

Dynamic caustics test of blast load impact on neighboring different cross-section roadways

Using digital laser dynamic caustics experimental system and conducting simulation experiment researched the influence rule of blasting excavation of a new roadway on neighboring existed different cross-section roadways. The experimental results show that the influence of blast load on adjacent roadway has a good relationship with the cross-section of roadway. The expansion distance of precrack existed in circular, arch-wall, rectangular roadway is respectively 1.76, 1.61 and 0 cm under blast load.At the same time, the direct-blast side of rectangular roadway has more obvious damage compared with circular and arch-wall roadway. It explains that plane reflects more stress wave than arc, so that it exerts more tensile failure in the direct-blast side, which leads to less stress wave diffracting to the precrack in the back-blast side. When the precrack extends, higher value dynamic stress intensity factor in circular roadway works longer than that of arch-wall roadway. Indirectly, it explains that plane's weakening function on stress wave is significantly stronger than arc. Stress wave brings about self-evident influence on the upper and bottom endpoints of the rectangular roadway, and it respectively extends 1.03, 2.06 cm along the line link direction of the center of the blasthole and the upper and bottom endpoints on the right wall.     

支护阻力对不同岩性围岩变形的控制作用

在理论分析和数值计算的基础上,研究了不同岩性条件下支护阻力对围岩变形的作用和机理。阐述了硬岩巷道中支护要是控制塑性区的范围,软岩道中支护阻力提供围压,影响周力岩体的软化笥,遏制围岩破碎区的发展,从而控制围岩的变形。结果表明,岩性质越差,支护阻力控制围岩变形的作用越大,巷道位移量与支护阻力呈负指数函数关系。