深部大断面硐室动静载作用下锚固承载结构稳定机理研究

针对动载扰动条件下深部大断面硐室围岩锚固支护结构稳定性差、支护设计不合理等问题,以新巨龙煤矿井下煤矸分离大断面硐室为例,采用现场调研、理论分析和室内试验等手段,研究在深部冲击应力与高围岩应力叠加构成的复杂应力环境下大断面硐室围岩锚固支护结构损伤演化特征,构建动静载荷作用下深部大断面硐室围岩锚固承载结构损伤演化模型,获得深部大断面硐室围岩锚固支护结构破坏机理并对深部大断面硐室的围岩锚固支护设计提出合理建议。结果表明:1)深部冲击应力与高围岩应力叠加是大断面硐室围岩变形破坏的主要原因,在受到强动载冲击时,深部大断面硐室顶板、两帮锚杆(索)受损严重,很容易造成顶板大面积垮塌及帮部煤体突出;2)通过室内SHPB动态冲击试验获得了动静载组合作用下,加锚试件的强度和峰后回弹斜率均随着动态应变率的增大而升高,加锚试件对动载冲击能量的耗散能占比与动态应变率呈现出正相关的特性,锚固界面(锚固剂/锚杆、锚固剂/岩体)的黏结程度在锚固体对应力波能量耗散过程中起到了关键作用;3)深部大断面硐室锚固承载结构的失稳破坏是由于动载作用下硐室围岩、锚固剂和锚杆三者之间不协同变形造成的剪切滑移及锚固体受动载压缩变形导致的。提高硐室围岩、锚固剂和锚杆的抗滑移特性,增加锚固密度提高抗压缩变形能力可有效降低动载应力波对深部大断面硐室围岩支护结构的影响。研究成果对井下永久硐室及巷道的加固工程具有一定的理论指导和借鉴意义。     

大断面注浆硐室围岩稳定性分析及控制技术

为解决大断面注浆硐室围岩稳定性控制难题,采用FLAC3D软件对硐室围岩变形破坏特征进行了模拟分析。数值模拟结果表明硐室围岩变形控制的关键部位为硐室顶底板的边角部位和硐壁中部。硐室开挖采用"溜井出渣、分层开挖、及时支护"的思路,尽量减小开挖扰动对围岩的破坏。硐顶与硐壁支护方法为"锚网索喷"联合支护,临时"初喷"支护及时封闭围岩,二次"锚网索喷"支护充分调动了围岩的自承载能力。硐底部分采用锚索和钢筋混凝土衬砌支护,避免硐底边角部位产生剪切破坏。监测结果表明支护结构能够较好地满足了硐室长期稳定性和防渗要求。     

井底大断面关键永久硐室围岩变形机理及其控制技术

为解决井底大断面换装硐室一次支护围岩大变形问题,基于成庄煤矿大断面硐室围岩地质力学条件和变形特征,采用理论分析、数值模拟和现场试验的方法从大断面硐室围岩应力分布特点和支护承载结构稳定性两方面分析了大断面硐室围岩变形破坏的原因,并针对硐室围岩变形破坏的特征及其控制要求,研究提出在注浆原位加固提高原有锚网支护与围岩共同形成的支护承载结构完整性和强度的基础上,进一步采用全长预应力锚固强力锚索增强支护承载结构的稳定性的技术方案,对成庄矿井底大断面关键永久硐室进行二次加固。试验结果表明,巷道围岩变形量为8mm,底鼓为13mm,有效控制了硐室围岩的大变形。     

某大型地下硐室群稳定性分析及加固技术研究

某大型地下硐室群作为历史文物存续时间一般有数百年甚至千年,其安全等级不同于一般岩体工程,在各种因素影响下,大型硐室群岩体结构稳定性减弱,强度降低,最终导致岩体失稳、损坏,因此对其 进行岩体稳定性分析和加固十分必要。该大型地下硐室群建设工程属于大型地下岩体开挖工程,岩体工程开挖前,通过工程地质调查显示,硐室群岩体整体稳定性较好,通过稳定性经验评价法对其进行了稳定性分析 ,发现硐室群整体稳定性好。在此基础上,采用三维数值仿真模拟计算方法对硐室群整体稳定性进行了评价,计算结果与工程地质调查、稳定性经验评价法的判断结果基本吻合,大型硐室群开挖后围岩总体上处于稳 定状态。针对硐室内局部有断层破碎带和局部块体存在失稳隐患,提出了以“锚杆与注浆、浇筑混凝土相结合”的锚网喷为主的加固方案,有有效确保了其安全稳定。     

高应力硐室群锚注联合支护技术

为解决深井高应力条件下大型软岩硐室的维护难题,本文在分析高应力硐室群围岩变形破坏机理的基础上,研究了锚注联合加固的支护机理和工艺流程,提出了浅部围岩化学注浆、对穿组合锚索等施工技术,研究了围岩两步耦合注浆的机理及其主要技术参数、注浆设备和工艺流程.邢东矿二水平泵房、变电所进行加固修复工程的FLAC数值模拟计算结果和实际工程效果表明,采用锚注联合支护技术能有效提高岩体强度、改善围岩力学性能和结构、提高围岩的承栽力及加强锚索的锚固力.进行加固后的深井高应力硐室群围岩变形量明显减小,证明锚注联合支护技术是解决煤矿高应力软岩工程安全维护的有效手段,可在类似条件下的深井高应力大型硐室维护中推广应用.     

深部高应力硐室群围岩应力分布及破坏特征模拟研究

以潞安集团李村煤矿为研究背景,在地质力学测试的基础上,采用FLAC~(3D)软件对深部高应力条件下硐室群的开挖进行数值模拟研究,分析围岩应力分布和破坏特征。结果表明:硐室群的开挖及相互扰动引起围岩应力集中和变形破坏,最终使得围岩局部失稳,处于亚稳定状态;煤岩体强度提高后,开挖造成的应力集中范围缩小,有效减弱各硐室之间的相互扰动,有利于维护硐室群的稳定性。现场试验表明采用合理的支护及加固技术能有效解决围岩变形控制的难题。     

高应力硐室群锚注联合支护技术

为解决深井高应力条件下大型软岩硐室的维护难题,本文在分析高应力硐室群围岩变形破坏机理的基础上,研究了锚注联合加固的支护机理和工艺流程,提出了浅部围岩化学注浆、对穿组合锚索等施工技术,研究了围岩两步耦合注浆的机理及其主要技术参数、注浆设备和工艺流程．邢东矿二水平泵房、变电所进行加固修复工程的FLAC数值模拟计算结果和实际工程效果表明,采用锚注联合支护技术能有效提高岩体强度、改善围岩力学性能和结构、提高围岩的承载力及加强锚索的锚固力．进行加固后的深井高应力硐室群围岩变形量明显减小,证明锚注联合支护技术是解决煤矿高应力软岩工程安全维护的有效手段,可在类似条件下的深井高应力大型硐室维护中推广应用．     

高应力硐室群锚注联合支护技术

为解决深井高应力条件下大型软岩硐室的维护难题,本文在分析高应力硐室群围岩变形破坏机理的基础上,研究了锚注联合加固的支护机理和工艺流程,提出了浅部围岩化学注浆、对穿组合锚索等施工技术,研究了围岩两步耦合注浆的机理及其主要技术参数、注浆设备和工艺流程．邢东矿二水平泵房、变电所进行加固修复工程的FLAC数值模拟计算结果和实际工程效果表明,采用锚注联合支护技术能有效提高岩体强度、改善围岩力学性能和结构、提高围岩的承载力及加强锚索的锚固力．进行加固后的深井高应力硐室群围岩变形量明显减小,证明锚注联合支护技术是解决煤矿高应力软岩工程安全维护的有效手段,可在类似条件下的深井高应力大型硐室维护中推广应用．     

大断面破碎围岩硐室开挖与联合支护技术

为确保毛坪铅锌矿98线盲竖井大断面机房硐室的掘进及支护安全,针对硐室断面较大、围岩破碎和地应力高等特点,硐室施工中,采用"上下导硐、先拱后墙、分层开挖",结合"无轨盘旋斜坡道、溜井出渣"的开挖技术;并采用锚网索喷+钢筋混凝土砌碹联合支护形式,收到预期效果。围岩变形监测结果表明:锚网索喷+钢筋混凝土砌碹联合支护结构稳定性好、强度高,并能充分利用围岩自承载能力,较好地满足硐室长期稳定和防渗等要求。     

深部高应力硐室围岩稳定性分析

针对深部高应力条件下硐室围岩变形严重、围岩稳定性差的问题,采用现场调查、试验研究和数值模拟等方法,分析了硐室围岩变形破坏特征和围岩变形机理,对硐室围岩矿物成分进行了分析,模拟了相邻硐室和巷道开挖对硐室围岩的扰动影响,对硐室围岩进行了松动圈窥视探测,确定了硐室支护方案。结果表明,新的支护方案提高了硐室的安全稳定性,硐室支护效果良好。     

锚网喷注联合支护技术在硐室修复加固中的应用

随着国家对矿产资源的开采逐渐向深地延伸,如何控制硐室大变形,确保支护结构的有效性成为深部软岩硐室支护的首要问题。本文以广西某复杂地质条件地下锰矿大断面硐室为工程背景,基于现场监测硐室大变形破坏及支护失效,运用FLAC3D精细化模拟了硐室围岩破坏变形的演化规律,讨论了地层侧压力、岩体软化系数、不同支护形式3个因素对硐室围岩变形、塑性区范围等的影响规律,基于此,论证了锚网喷支护对深部硐室支护具有明显的局限性,而锚网喷+锚注联合迭加支护技术是一种行之有效的围岩控制方式。监测结果表明：采用锚网喷+锚注联合迭加支护技术能够有效地控制深部硐室大变形,能保持硐室的长期稳定与安全。     

大断面硐室开挖支护与围岩稳定性分析

运用有限差分数值计算软件（FLAC）,模拟分析了阳泉三矿芦南分区胶带驱动机硐室在分步开挖过程中围岩的稳定性。研究结果表明：以长锚索为主要支护手段的锚网喷支护形式,能保证硐室在使用过程中的安全稳定,初步设计的支护参数,从整体上能够满足硐室的变形使用要求;硐室的底板和拱角是硐室稳定性相对薄弱部位,在硐室施工过程以及硐室施工后,应采取适当措施,确保硐室施工过程以及长期的稳定性。     

高应力泵房硐室支护技术研究

针对某矿+950 m水平泵房硐室变形破坏问题,为控制围岩变形量和保证生产安全,对硐室原有锚网—碹体联合支护破坏进行了分析,得出围岩失稳的主要原因,并根据泵房硐室的破坏情况,提出了二次锚网索协同稳定性支护技术,有效控制了+950 m泵房硐室围岩变形,确保了矿井安全生产。     

深井大断面“三软”硐室全断面二次锚注加固试验研究

为了更好地解决深井大断面"三软"巷道或硐室围岩难支护问题,基于赵庄煤矿盘区泵房的地质条件和变形破坏特点,提出了由初次高性能锚网喷支护和二次锚注支护组成的动态迭加耦合支护技术方案,并给出了详细的技术参数。研究结果表明:通过二次锚注加固,可形成积极主动有效的全断面锚注支护结构和多层组合拱(梁)结构,实现与巷道围岩的共同承载,提高了支护结构的整体性和承载能力,并使支护体内锚杆、锚索均转化为全长锚固,能够保证硐室围岩和支护结构较长时间内的稳定。工程应用实践表明,全断面二次锚注加固技术有效地控制了硐室变形,支护效果良好,具有良好的技术推广价值。同时,也为其他"三软"巷道或硐室的支护设计与施工,提供了理论依据和实践参考。     

高应力大断面硐室支护技术研究

针对山东淄博能源集团某矿深部开采水平泵房变形破坏特征,为控制围岩变形量和保证生产安全,通过对硐室原有锚网-碹体联合支护破坏进行分析,得出了围岩失稳的主要原因,并根据泵房硐室的破坏情况,提出了二次锚网索协同稳定性支护技术,有效地控制了该矿深部硐室围岩变形。     

基于高密度电阻率法的松动圈测试技术研究

为了保持硐室的稳定性,确保硐室能够安全、正常使用,必须采用经济、合理的支护方式.基于围岩松动圈范围的大小及其空间分布规律对选择硐室支护方式的重要性,利用高密度电阻率法勘探的原理并结合地下硐室开挖与支护的施工特点,提出了利用锚杆钻机钻孔、锚固剂封闭孔口、压力容器灌注水泥浆、高密度电阻率法采集数据的松动圈测试技术,研究了硐室开挖与支护后其围岩的变形程度与导电性的关系.将该技术应用于淮北矿业集团刘店煤矿副井马头门巷道松动圈的测试中.结果表明:处于弹性变形状态的围岩,其导电性会一定程度地增强(即电阻率减小);处于塑性变形状态的围岩,其导电性会显著地减弱(即电阻率增大).     

地下硐室的围岩分类与稳定性评价

根据岩体结构、构造及岩石力学性质对围岩稳定状态所起重要作用 ,采用定量与定性相结合的多因素多指标的综合分类法 ,综合分析、确定围岩类别 ,科学评价硐室围岩稳定性 ,以此作为确定岩体开挖和围岩加固支护方案、计算相应参数的依据     

井下变电所两强稳定型锚网索耦合支护技术探讨

针对在断层构造和动压的双重影响下深部变电所硐室的稳定性难以得到保证的难题,提出了复杂条件下深部硐室两强稳定型锚网索耦合支护技术,并进行了现场试验。实践表明:两强稳定型锚网索耦合支护技术实现了硐室围岩的整体性,提高了围岩的整体强度和承载能力,增强了围岩抵抗变形的能力,硐室的稳定性得到了明显的提高,为矿井安全生产提供了有效的保障。     

深立井连接硐室群围岩稳定性分析及支护对策

针对深立井连接硐室群围岩稳定性控制和支护技术难题,在工程地质调查的基础上,结合室内岩石力学试验,基于广义的Hoek-Brown强度准则取得了岩体力学参数,进而采用数值模拟方法对硐室群在开挖过程中的围岩位移规律和塑性区范围进行了分析。根据数值模拟结果优化了硐室群的支护结构设计方案,并通过深浅孔方式的滞后注浆技术对围岩做进一步加固,围岩变形规律和支护结构受力的现场实测结果验证了优化支护结构的合理性,形成了深立井连接硐室群围岩失稳的控制对策。     

大断面硐室围岩塑性区变形及稳定性控制

针对蓄水电站排水大断面硐室围岩塑性变形失稳问题,采用现场调研与弹塑性理论及损伤理论相结合的方法,建立了支护作用下硐室围岩变形力学模型,推导出了围岩塑性区半径及其变形解析解,并运用算例分析了围岩塑性区半径及变形演化规律。同时,采用钻孔窥视仪探测了大断面硐室围岩破坏特征,提出了采用浅部锚固-深部悬吊与注浆相结合的支护方法对大断面硐室围岩的稳定性进行控制。经现场实践表明,该方法能够使大断面硐室围岩变形及整体性得到有效控制,围岩的稳定性得到保障。