软弱互层复合顶板动压巷道锚杆索破断规律研究

软弱互层复合顶板动压巷道支护与围岩稳定性控制技术一直是工程现场及科研院所研究的热点及难点问题之一.基于皖北矿区某矿Ⅱ7324N工作面回风巷顶底板岩性及工作面在推进过程中巷道矿压显现规律与锚杆(索)破断特征,判定该巷道属于下软上硬的软弱互层复合顶板动压巷道.针对巷道内锚杆(索)破断特征与规律分3个区域进行分析,总结了降低...     

正利煤矿动静压巷道矿压显现规律对比研究

本文以正利矿14-1103回采工作面的回采及支护工作和14-1107掘进巷道的支护工作为案例,针对该矿煤层顶板较为坚硬等特点,在巷道矿压及顶板离层监测工作的基础上,对比研究了动静压坚硬围岩巷道的矿压显现规律,以期在此基础上对该矿现有支护体系进行优化设计。研究表明,在距工作面110m范围外,动静压巷道顶锚杆受力规律没有明显差别,均呈线性变化,在距工作面30m范围内动压巷道锚杆(索)受力-推进度关系曲线呈对数型,在短期内锚杆受力增长了约70kN,锚杆受力增长表现出突然性,而静压巷道锚杆(索)受力规律始终呈线性增长,增幅约为0.5kN,最大增量8kN。     

新集二矿1608运输巷顶板离层特征分析

为了解决新集二矿1608运输巷复合顶板原锚杆支护存在问题,选用合理锚杆支护参数保持巷道复合顶板离层稳定,基于对塑性离层和层间离层随时间变化的不同特点分析,将工程实测的新集二矿1608运输巷复合顶板总离层分离为层间离层和塑性离层。结果表明该巷道复合顶板离层不稳定主要是由层间离层引起的,原锚杆(索)支护主要为总预紧力不够,在增加锚(索)预紧力基础上调整锚杆(索)间距和排距,经工程实际应用,取得了很好支护效果。     

强烈动压影响下锚网支护巷道矿压显现规律研究

为掌握强烈动压影响条件下回采巷道的矿压显现规律,以平朔井工一矿受回采动压影响全煤巷道为研究对象,采用数值模拟、锚杆无损检测、巷道围岩变形观测等方法,分析了动压巷道围岩所处应力环境和应力分布规律,评价了工作面受采动影响巷道全长范围内锚杆受力情况,确定了巷道应力集中区域范围及影响因素,总结了强烈动压锚网支护巷道围岩变形规律。结果表明:中粗砂岩顶板稳定性较好,降低了巷道所在层位应力集中程度,巷道围岩受断层和陷落柱等地质构造影响,约30%的区域锚杆受力大于60 k N,区域内巷道矿压显现较为强烈,工作面回采动压超前影响范围为60 m,动压巷道受影响总长度可达180 m,巷道地质构造等软弱地段在采动影响范围外应适当加强支护,加快工作面推进速度。     

基于多源数据分析的综放工作面矿压异常显现特征研究

研究矿压显现特征主要依赖于分析工作面及巷道矿压监测数据,由于缺乏对顶板运移特征的监测和分析,仅依靠研究矿压监测数据很难得出矿压异常的真正原因,不能有效的指导生产实践。以长平煤矿5302工作面为研究背景,在传统矿压监测技术的基础上,引入微震监测技术实现对工作面顶板活动规律的实时监测,基于支架压力、巷道围岩应力应变、顶板破断能量事件等多源数据的分析结论,研究工作面多种矿压异常现象的顶板活动特征,得出以下结论:基本顶超前破断无法形成较大结构是工作面矿压显现较弱的主要原因;工作面中下部顶板淋水是由于K8细砂岩含水层破断所致;工作面超前20～100m范围较高层位顶板破断诱发巷道产生较大变形。     

特厚复合顶板支护三维数值模拟研究

特厚复合顶板支护难度大,采用锚网索支护时经常会发生锚杆(索)破断或失效,极容易发生大面积冒顶事故,且其冒顶过程迅速、预兆不明显,较难预防。为了解决该问题,通过三维数值模拟和工程实例分析了其失稳机理,研究了支护锚索容易破断及冒顶过程迅速的原因。研究结果表明:锚杆(索)容易破断的主要原因是剪应力过大,容易失效的原因是锚固区处在围岩裂隙发育区或软弱岩层;特厚复合顶板一般都具有内部各岩层厚度较小、总厚度较大、岩性较差等特征;特厚复合顶板会发生突然冒顶的原因是其顶板中存在一层或数层相对较硬的岩层;最后,为特厚复合顶板支护提供了一些支护参数和支护建议,这为类似工程提供了参考依据。     

复合顶板巷道组合三铰拱断裂形成的力学机理

为了揭示软弱夹层引起顶板分阶段破坏的力学机理,采用数值模拟的方法揭示含软弱夹层(煤线)的复合顶板巷道变形和破断规律,通过建立巷道复合顶板破断结构模型,确定复合顶板断裂的力学条件,并通过现场探测进行验证。研究表明:复合顶板中软弱夹层的破坏是致使顶板变形和破断的主要因素,复合顶板变形破坏过程大致可分为"嵌固梁形成→叠加组合梁形成→组合三铰拱形成"3个阶段;当复合顶板各岩层的屈服跨距小于等于巷道实际跨度时,复合顶板将破断形成组合三铰拱结构。     

台头矿7202工作面回风顺槽支护设计

为保证台头矿2号煤工作面顺槽的稳定,对含软弱夹层顶板的巷道支护技术展开研究。研究表明,软弱夹层的存在破坏了巷道的整体性,是巷道失稳的主要原因。为此,提出了高强锚杆和锚索桁架的联合支护方式,并确定了具体的支护参数。7202工作面回风顺槽的现场应用表明,巷道顶板稳定,离层值小,锚杆受力低,未发生破断。     

俯采采场顶板破断运动特征和矿压显现规律研究

为研究俯采采场顶板破断运动特征和矿压显现规律,对袁店某矿7211俯采工作面进行了矿压监测,分析了工作面液压支架支护阻力的循环变化规律及支架的适应性。建立了俯采采场老顶初次破断和周期破断力学模型,得出了破断准则和破断步距理论计算式。采用UDEC软件模拟了7211工作面推进过程中顶板运动破坏和煤壁稳定性规律。研究表明:俯斜开采时沿层向分力与煤壁压缩变形位移方向相反,煤壁稳定性增强;层向分力使直接顶压裂裂隙受到挤合,其整体性得到加强,俯采有利于顶板管理。研究结果为今后类似条件下开采、巷道布置与支架选型提供了科学、可靠的依据。     

司马煤矿锚网支护巷道的矿压监测与受力分析

为全面系统地研究采煤工作面回采过程中矿山压力分布及采场围岩运动规律,结合司马煤矿1208综放工作面地质条件和开采工艺,制定矿压观测方案。通过监测及分析巷道表面位移、锚杆(索)受力等基础数据,总结锚杆(索)受力及巷道围岩变形规律,进一步评价巷道支护效果,判断支护结构的合理性及巷道的稳定性。观测结果显示:巷道顶板及两帮围岩稳定,锚杆最大受力达到其杆体拉断载荷的90. 9%,锚索最大受力为其拉断载荷的94. 1%,锚杆(索)受力均有一定的富余量,充分发挥了锚杆(索)的高强支护作用,满足安全生产要求。     

综放工作面留巷巷道变形分析及相应对策

针对霍尔辛赫煤业综放工作面留巷巷道在工作面回采结束后,巷道发生两帮移近量巨大,顶板下沉与底鼓严重,锚杆、锚索破断,严重影响矿井安全生产的问题,采用对顶板离层破坏窥视、锚杆(索)受力监测、巷道表面位移监测等技术手段对巷道变形破坏情况监测,并通过理论分析和数值模拟研究分析变形原因,提出相应的加固对策和建议。     

腾晖矿松软厚煤层动压回采巷道矿压显现规律研究

为分析松软厚煤层动压回采巷道矿压显现规律,采用现场较全方位的实测方法,对动压巷道支护受力随本工作面推进时的动态演变特征进行深入探究。结果表明:二次动压下正巷与初次动压下副巷支护轴向受力曲线演变特征在时间与空间上具有同步性;两巷支护轴向受力曲线整体演化特征是工作面推进速率、老顶岩梁运动状态、支承压力分布规律等多因素共同作用的结果;正巷锚杆(索)轴向受力曲线演变速率增长程度及曲线"凸变"和"凹变"幅度明显高于副巷;正巷与副巷帮锚杆轴向受力曲线"凸变"幅度与距工作面煤壁距离呈正相关;应着重提高二次动压下正巷围岩支护强度,维护巷道围岩稳定,以更好服务于本工作面回采。     

复合顶板巷道锚索的破断及其分析

在复合顶板巷道支护中,由于巷道地质条件复杂,矿压显现严重,随着地压和巷道断面的增大,普遍存在着大量的锚索破断问题。锚索破断后,巷道支护的稳定性与安全性受到威胁。根据复合顶板巷道的地质特点及矿压显现特征,现场调查并分析了锚索破断的状况及其原因,提出锚索应该在正确的工作方式下工作,以减少复合顶板巷道锚索的破断。     

软弱复合顶板巷道围岩控制技术应用

针对象山煤矿21315工作面辅助进风巷软弱复合顶板条件下的巷道顶板支护困难的问题,采用理论分析、数值模拟与现场实测方法,提出了“锚网索”联合支护方案,探究了“锚网索”联合支护方案对巷道围岩稳定性的控制效果。经计算,巷道顶板的破坏范围约为2.91 m,结合巷道顶板岩层岩性与厚度确定顶板锚杆、锚索长度分别为2.4 m和6.0 m;提出了巷道软弱复合顶板“锚网索”联合支护方案,顶板锚杆与锚索数量分别为6根和3根,间距分别为800 mm和135 mm,排距分别为800 mm和1 600 mm;探究了掘进工作面不同向前方探距离条件下,巷道围岩垂直应力分布与顶板下沉特征进行了分析,指出当掘进工作面向前推进15 m时,巷道围岩的垂直应力和顶板下沉基本稳定。现场应用结果表明,掘进工作面向前推进15 m时,巷道顶板离层量几乎不发生变化,且最终稳定在70 mm左右,说明采用“锚网索”联合支护方案,巷道顶板变形得到了有效控制。     

辛置煤矿10-412运输顺槽含软弱夹层顶板支护技术研究

为保障10-412运输顺槽含软弱夹层顶板围岩稳定,通过理论分析得出软弱顶板拉破坏形式主要为跨中、层间拉破坏;剪切破坏形式主要为剪切面与岩层垂直、平行和介于两者之间。基于顶板特征及组合梁理论,确定采用“高强恒阻让压锚杆索+复合注浆”的支护方案,并在巷道掘进期间进行围岩变形观测。结果表明：巷道掘进期间,围岩处于稳定状态。     

岱河煤矿沿空留巷技术研究

在矿压观测的基础上,得出了所留巷道矿压显现规律,在锚杆(索)支护的工作面运输巷试验沿空留巷技术,采用锚杆(索)网联合支护及巷旁人工构筑煤垛、工字钢点柱和走向挑棚,有利于沿空留巷顶板稳定,取得显著的经济和社会效益.     

孤岛工作面顶板破断规律及动压致灾机理研究

以某矿1304孤岛工作面具体条件为研究基础,对孤岛工作面顶板破断规律及动压致灾机理进行研究。通过理论分析与公式推导,得到顶板最大拉应力、最大弯矩值及释放弹性能的大小,不仅提供了顶板最大拉应力、最大弯矩及释放弹性能的计算方法,而且为研究顶板破断规律及减少冲击灾害提供依据。     

小保当矿大采高工作面动压巷道稳定性研究

针对小保当矿大采高工作面巷道受二次采动影响变形量大现状,探究了大采高工作面回采前后基本顶侧向破断形式,分析了大采高工作面巷道受一次采动及二次采动影响顶板稳定性,结果表明受侧向悬臂梁结构与采动应力叠加影响,动压巷道侧方基本顶进一步破断回转,煤柱所受顶板垂直压力及水平推力增大,煤柱侧帮部变形量明显大于回采侧,顶板下沉量加剧,提出了大采高动压巷道强帮护顶支护原理,制定了动压巷道围岩控制方案,保证了动压巷道稳定。     

复合顶板巷道围岩控制技术研究

针对星村矿3207轨道巷复合顶板松散破碎、顶板下沉量大、锚索破断等变形特征,分析了巷道变形破坏的原因、复合顶板巷道变形规律和控制技术要点,提出了采用"预应力中空注浆锚索+锚网索"联合支护方案,加强顶板支护强度,充分发挥围岩自承能力。现场工业性试验表明,该支护方案能有效控制巷道围岩变形。     

特厚煤层大断面复合顶板煤巷支护技术

针对某矿辅助运输大巷变形严重、返修量大的支护难题,对巷道顶板复合结构变形机制进行了力学分析,揭示出巷道顶部锚固层厚度、顶板软弱夹层与锚固区相对位置及锚杆(索)预应力是影响此类巷道稳定的重要因素;运用FLAC3D数值模拟软件对不同支护参数的控制效果进行了研究,结合现场生产地质条件综合确定了"高强高预应力锚杆(索)+金属网+W型钢带+喷射混凝土"联合支护方案。现场实践表明,巷道顶底板移近量以及两帮移近量明显减少,围岩变形得到了有效的控制。