深井泥岩顶板回采巷道破坏特征及支护设计

深井泥岩顶板回采巷道围岩变形量大、支护困难。通过对在古汉山矿15采区原支护方案回采巷道变形破坏分析,采用现场实测与数值分析方法对其围岩的收敛特点进行了对比,提出了预留断面强力锚杆-锚索协调支护技术,并对设计方案进行工业性试验与数据监测。结果表明:顶板泥岩的膨胀及高应力环境是巷道围岩失稳的主要原因,巷道呈凸出式收敛,四角成应力集中区,采用设计方案后,围岩顶板离层量小于50 mm,巷道围岩收敛量小于250 mm,巷道围岩稳定,支护效果显著。     

强采动大断面煤层巷道破坏特征及协同控制技术

为了解决强采动大断面煤层巷道围岩控制难题,以王庄煤矿9107工作面回采巷道为研究对象,采用现场调查、理论分析和数值计算方法,对回风顺槽变形破坏特征和矿压显现规律分析,揭示强采动大断面煤层巷道围岩失稳机理,提出回采巷道顶板锚杆-锚索、巷帮强力锚杆的协同支护机理和方式,提出优化支护方式、参数,得到回采巷道围岩控制技术.工程实践表明:采用锚杆-锚索耦合支护结构,有效地解决了大断面破碎回采巷道的控制问题.     

大埋深梯形巷道围岩应力分布规律及支护优化

梯形巷道围岩的应力分布呈现非对称分布的特征,容易发生应力集中,引发巷道失稳破坏。以陈蛮庄煤矿3410工作面为背景,针对巷道变形量较大且破坏严重的情况,运用巷道围岩松动圈理论,分析了梯形巷道顶板应力分布特征,推导并计算了围岩塑性区最大半径,进而对现有回采巷道支护方式进行力学分析,验算当前支护下的支护强度。运用FLAC3D数值模拟研究揭示了当前支护条件下的围岩应力分布及变形规律,面对巷道底板底鼓、顶板蠕变、高帮局部滑移现象,基于原有支护提出补强支护的方案：在高帮中部偏上位置布置一根锚索,原有支护的锚索向下移动1 600 mm;在低帮增加锚索补强支护,且原有的锚杆、锚索更换为高强锚杆锚索,提高巷道围岩的承载能力。通过数值模拟验证了优化后的支护布置对围岩的控制效果显著,能够满足生产需要,有效控制了巷道围岩的变形与破坏。     

弱胶结软岩煤巷锚杆索-围岩变形协同控制方法研究

针对西部弱胶结软岩煤巷顶板支护易失效问题,在探究弱胶结泥岩物性组分及破坏力学特征基础上,分析弱胶结软岩巷道围岩破坏特征,揭示弱胶结软岩巷道顶板破坏失稳机理,提出弱胶结软岩高预紧力下锚杆-围岩变形协同机理,开发相应支护设计方法,并进行应用实践。结果表明:(1)弱胶结软岩黏土矿物含量高,微裂隙发育造成其强度小、黏聚力小、胶结性差、易碎胀,在低围压条件下就产生剪切滑移破坏,提高其等效黏聚力和围岩应力水平是提升其抗变形能力的最有效途径;(2)弱胶结泥岩特性、高水平应力及低锚杆(锚索)预紧力等因素综合作用下,弱胶结软岩顶板易发生整体性下沉,内部破裂严重,破裂范围最大达4.0 m,尤其是煤岩界面破裂剪胀使部分锚杆-锚索破断失效,加剧顶板破裂下沉;(3)锚杆支护作用体现在提高锚杆加固范围内岩层等效黏聚力,锚索支护则强调对其支护范围内岩层提供较强的支护应力,两者工作阻力越高支护效果越好;(4)高预紧力下锚杆与锚索联合支护时,锚杆、锚索变形与顶板变形下沉协同、相适应,且要最大程度发挥锚杆-锚索支护效能。现场应用表明,按照高预紧力锚杆-围岩形变协同支护后,弱胶结软岩巷道顶板控制效果好,达到设计预期,该方法为弱胶结软岩巷道支护提供参考。     

大断面破碎巷道全空间桁架锚索协同支护研究

针对深部大采高综放工作面回采巷道由于断面大、破碎、扩容、大变形等,而导致常规支护极易发生不协调变形失稳的问题,基于对潞安矿区大断面软弱破碎巷道围岩变形破坏机理的系统深入分析,从三维空间支护协同承载与围岩协调变形角度,提出了全空间预应力桁架锚索协同支护新技术,阐明了全空间桁架锚索的支护结构、支护机理及其优越性。通过对全空间桁架锚索协同支护方案进行设计,并采用FLAC3D对其支护效果进行数值模拟分析,得到不同预紧力条件下全空间桁架锚索支护巷道顶板预应力场三维空间分布规律,表明全空间桁架锚索支护能够形成三维封闭的承载结构。     

深部破碎巷道围岩强力锚网索协调支护技术

平煤股份十一矿已进入了深井开采,工作面埋深超过800 m,地应力高,围岩破碎,采用普通锚网支护的回采巷道围岩变形量大,返修率高,影响矿井安全生产.结合十一矿丁5-6-26071回风巷的工程地质条件,以锚固体强度强化理论为指导,提出了预留断面强力锚杆锚索协调支护理念(即合理布置锚索位置和安装硬木托板),并对该矿丁5-6-26071回风巷支护进行了初步设计.现场工业性试验表明:预应力高强锚杆支护技术使巷道围岩得到有效控制,满足巷道使用要求.     

深井高应力高突区域回采巷道变形特征及控制

针对首山一矿工作面回风巷掘进过程中围岩强烈变形的难题,综合现场调研、煤岩试验、理论分析及井下试验与实测等方法,对其变形破坏特征和巷道支护难点进行了分析,提出了针对此类巷道围岩控制的关键技术。结果表明,巷道变形速度快、底鼓严重、巷道累计变形量大是首山一矿回风平巷变形的主要特征;采用的高预应力高强锚杆支护系统、锚杆锚索协调支护技术、让抗结合、预留断面技术以及关键部位支护补强技术,有效地控制了巷道围岩的大变形。工业试验结果表明,支护后的巷道两帮变形量基本控制在180 mm以内,巷道顶板下沉量基本控制在170 mm以内,提出的支护技术对深部巷道围岩变形的控制效果良好。     

断层附近厚顶煤巷道围岩破碎机理研究

通过分析工作面回采巷道在断层构造应力作用下围岩破坏变形机理,提出了"高强高预紧力锚杆支护及顶板斜拉锚索梁"主动支护技术,增强厚顶煤锚固体的抗剪能力、提高两帮的承载能力,保证巷道围岩的稳定性。     

深井复合顶板回采巷道支护技术研究

为解决深井复合顶板回采巷道难以支护的问题,以谢一矿4671B4工作面-600 m水平回风巷为研究背景,分析了深井大断面复合顶板回采巷道围岩变形破坏特点,认为受高地应力和回采动压影响,各层顶板极易发生离层,且高帮变形影响顶板的稳定,由此提出了高强全长树脂锚固预应力锚杆支护系统控制对策,同时配用自行设计的低稠度树脂锚固剂,实现了树脂全长锚固,结合自制的光纤光栅测力锚杆,分析了巷道掘进过程中树脂全长锚固锚杆受力特征。工程实践表明,全长锚固锚杆沿锚杆全长均产生较强的黏聚力,能有效控制复合层状顶板的离层变形,保持巷道围岩稳定。     

极破碎软岩巷道失稳机理与动态迭加耦合支护技术研究

基于赵庄矿极破碎软岩巷道长期矿压监测、围岩力学参数测试与矿物成分分析及松动圈测试等成果,分析了巷道围岩变形破坏的特点,揭示了极破碎软岩巷道变形失稳机理;针对该矿极破碎软岩巷道提出了由预留变形量、锚网索喷耦合支护、二次锚注加固组成的动态迭加耦合支护技术方案,并通过相似模型试验和井下工程实践对该技术方案的支护效果进行了验证。研究表明：通过预留变形量释放围岩中的变形能和高应力,顶板高预应力锚索、帮部高预应力锚杆和低预应力锚索实现“控顶卸压”,低压浅孔充填和高压深孔渗透注浆相结合形成积极有效的锚注支护结构和多层组合拱(梁)结构,底角和底板锚注有效控制巷道底鼓,从而实现对极破碎软岩巷道围岩变形的有效控制。     

千米深井大断面煤巷多维主动控制支护技术

针对千米深井高地应力大断面煤巷支护这一技术难题,通过分析邢东矿2号煤层巷道地质条件和原锚(锚杆+锚索)梁网联合支护存在的问题和导致围岩破坏的主导因素,提出了以新型高预应力桁架锚索支护顶板和锚索-槽钢桁架支护巷帮的联合控制巷道围岩稳定性的多维主动控制思路.在邢东矿2223工作面运输巷进行的现场实践表明,多维主动控制技术有效改善了围岩自身的力学性能,提高了围岩自身的承载能力和抗变形能力,巷道支护效果明显好转,工作面回采期间巷道维护工作量明显减少.     

高应力软岩工作面巷道失稳机理探析及支护对策研究

针对新桥煤矿2107综采工作面高应力软岩巷道围岩变形量大、维护困难问题,通过理论分析、数值模拟、现场实测的方法,对巷道破坏过程及影响软岩巷道失稳的因素进行了研究。最终确定顶板采用锚杆组合支护、两帮采用高强锚杆加长锚固,在巷道围岩中形成预应力结构控制巷道围岩变形。现场应用表明:在回采过程中,顶板下沉量累计约232 mm,两帮最大移近量累计约192 mm,可满足巷道正常使用。     

南仙泉煤业15101工作面运输平巷支护参数优化研究

根据现场实际工程地质条件及原有支护参数的分析,探讨了15101工作面运输平巷的变形机理,提出了高预应力高强锚杆与锚索协调支护的总体思路,优化了运输平巷的支护参数,确定了合理的支护方案.研究结果表明,运输平巷围岩变形较大是多重原因综合作用的结果;要使锚杆-锚索协调支护,正确设计锚杆锚索的预紧力十分重要;为增加锚索的延伸率,在锚索张拉时可垫加木板;采用高预应力高强锚杆-锚索协调支护对深井高应力巷道围岩变形控制效果明显;工业试验结果表明,优化后的支护参数对运输平巷围岩变形的控制效果良好,研究成果对于同类工程具有一定的指导意义和参考价值.     

中空注浆锚索在高地应力松软煤巷中的应用研究

高强度中空注浆锚索与高性能锚杆相结合的组合控制技术,能有效控制高地应力松软煤巷等该类巷道出现的巷道失稳问题.某矿3313综放工作面回风平巷在深部掘进时出现围岩变形量大、支护失效等问题,高地应力、围岩性质差和原始锚杆支护参数的不合理是导致巷道失稳的主要因素.针对该巷道特点,采用高预应力锚杆(索)支护条件下围岩适当让压、中空注浆锚索注浆以改善顶板大范围内围岩力学性质等技术,有效控制了围岩塑性区发育、提高了顶板围岩强度并改善了锚杆受力状态.现场工业性试验表明:与前期掘进巷道相比,围岩松动区缩小为1 m左右,顶板、底板及两帮的变形量分别下降了63.6%,53.3%和51.7%,高地应力松软煤巷的围岩变形得到了有效控制.     

大断面复合顶板煤巷破坏特征及支护策略

以某矿大断面复合顶板煤层巷道为研究对象,结合现场实际生产地质条件和目前支护存在的问题,分析了复合顶板煤巷围岩破坏特征及裂隙发育规律,探讨了大断面复合顶板巷道破坏失稳原因,在此基础上提出了高预应力锚杆锚索组合支护策略。现场实践表明:提出的支护策略对大断面复合顶板煤巷围岩的控制具有良好的效果,能为类似条件的巷道支护提供借鉴。     

油页岩回采巷道稳定机理及控制技术

针对油页岩回采巷道难支护特点,结合油页岩物理化学性质分析,指出围岩层理结构及风化作用是巷道变形失稳的根本原因,并通过数值模拟研究确定锚杆支护参数。在此基础上提出了"高强预紧,适度让压,喷浆护表"的围岩控制技术,通过高强预应力让压锚杆、锚索配套大面积碟形托盘实现围岩稳定控制。在埋深800～850 m的回采巷道应用该技术与以往的支护效果进行对比分析,表明提出的围岩控制技术有效控制了巷道变形破坏,保证了巷道的稳定性。     

近距离采空区下回采巷道锚网索支护技术

针对大埋深近距离下位煤层回采巷道小平距内错布置方式下高应力带来的大变形问题,以己16-17-31020工作面运输巷为例,分析了巷道控制原则与技术,采用数值模拟,分析了不同支护方式下巷道围岩应力及变形分布特征。研究得出,支护方案采用顶板间排距为1 200 mm×1 600 mm的22 mm×6 500 mm预应力锚索、顶板间排距为700 mm×800 mm的22 mm×2 600 mm高强预应力锚杆、两帮间排距为750 mm×800 mm的20 mm×2 400 mm高强预应力锚杆时,巷道围岩的变形程度最小。研究可有效解决大埋深近距离煤层的大变形问题,可为条件相似的矿井提供借鉴。     

庞庞塔矿厚煤层大断面回采巷道围岩控制分析

为解决厚煤层大断面回采巷道围岩控制方式和岩性不匹配而造成的巷道频繁失稳,确保回采巷道设备、管线的安全通行与敷设,以庞庞塔矿为工程背景,通过数值计算分析工作面正、副巷各自支护方案下巷道围岩受力、变形与损伤特征以及锚杆(索)受力状态,发现以锚杆为基本支护可有效控制浅部围岩变形破坏;施加顶板锚索后能大幅缩小巷道顶角剪切损伤范围、增大顶板无破坏区面积。分析了支护方式提升围岩稳定性的机理,为合理优化支护参数、提高支护强度、有效控制围岩提供参考。     

软弱泥岩顶板开切眼变形破坏与稳定性控制

为解决软弱泥岩顶板开切眼存在的支护难题,以潞安集团华亿五一煤业11101工作面开切眼为工程背景,采用现场调研、理论分析等方法分析,得出结论:开切眼围岩稳定性主要影响因素有软弱泥岩顶板、煤体结构、泥化底板、大断面及应力扰动。然后结合实际地质生产条件,提出了"高强锚杆支护+大直径锚索支护"为核心的控制技术,并阐述了其控制机理。工程实践表明,该项技术能够有效控制软弱泥岩顶板巷道围岩变形破坏,确保巷道稳定。     

双柳矿深部大断面巷道支护优化设计研究

为解决双柳矿大断面巷道受掘进、采动等影响围岩变形量大、变形速度快等问题,采用井下调研、机理分析、数值模拟等综合方法,对大断面回采巷相关支护技术进行了研究,提出了适用于双柳矿深部大断面巷道的支护设计方案。结果表明:采用高强锚杆和高预应力锚索形成巷道支护结构的主体是提高支护强度的主要途径;拱形托盘有利于提升锚杆、锚索预应力的扩散,同时可提高锚杆索的综合承载力,用拱形托盘代替平托盘可实现锚杆索协同支护,从而提升巷道整体支护强度。