深部巷道注浆加固浆液扩散机理与应用研究

针对深部软岩巷道采用普通注浆工艺的不足,采用三步注浆工艺进行围岩加固,能取得更好的效果。对三步注浆浆液扩散机理进行探讨,并将三步注浆工艺应用于现场注浆工程。"一步"低压注浆充填壁后散体状碎石充填层,堵塞浅部围岩泄压通道;"二步"注浆主要针对围岩中的裂隙网络进行注浆,通过浆液固化充填、胶结作用提高围岩的自承载能力;"三步"注浆为预留注浆,对成型巷道变形较大处进行补强加固。虽然三步注浆工艺增加了注浆工序,但浆液扩散范围得到保证。注浆后检查影像表明:采用此注浆工艺的围岩注浆扩散深度普遍大于3 m,达到了预期注浆加固的有效范围。而注浆前后巷道的变形监测数据表明:三步注浆工艺大大改善了注浆加固围岩的效果,有效提高了岩体的自承载能力,围岩的整体稳定性得到有效控制。     

浅析深井软岩巷道连续“双壳”治理底鼓机理与技术

在矿业的巷道支护技术中,底鼓治理是难题之一,也是巷道支护的关键和重点。文章对深井工程的软岩层巷道的底鼓变形影响因素和机理进行了深入的分析。在对底鼓问题如何解决的分析中应用了连续"双壳"理论的技术原理,并构建了深部锚索束高压注浆和底板前孔注浆的综合连续"双壳"治理底鼓技术,取得了很好的应用效果。     

深部巷道全长预应力锚注 支护机理研究及应用

讨论全长预应力锚固支护的实现方式,提出基于注浆加固技术的全长预应力锚注支护工艺,并将其对围岩强化作用划分为轴向主动支护贡献、横向被动支护贡献与注浆加固贡献等3部分,建立各支护贡献值的理论计算公式,分析不同锚注参数对各支护贡献值的影响规律,揭示全长预应力锚注支护机理。在此基础上,研发提出新型高强锚注支护技术,并进行现场应用。研究表明:全长预应力锚注支护方式通过注浆可使锚杆自由段钻孔及围岩裂隙得到有效充填,保证自由段轴向主动支护贡献值与锚固段横向被动支护贡献值可同时达到最大值,还可有效提高注浆加固贡献值,是实现围岩最优控制的有效途径之一。新研发高强组合式中空注浆锚杆具有强度高、可施加高预应力等优势,可实现全长预应力锚注支护效果,现场应用后,围岩变形破坏得到有效控制,验证了全长预应力锚注技术的优越性与有效性。     

深部主要巷道围岩破坏机理与支护研究

本文在分析深部软岩大巷围岩的破坏机理，提出了深部软岩大巷合理的支护形式及其技术参数，旨出了合理的二次支护时间。     

深部工程软岩巷道“双壳”支护理论与技术

在详细分析深部巷道围岩变形特征及主要影响因素的基础上,提出了深部巷道"双壳"支护理论,认为通过对巷道浅部进行支护形成浅部应力支护壳,对巷道深部进行加固形成深部应力加固壳,深浅壳体形成的支护体系能有效减小巷道围岩破坏范围,阻隔深部高地应力传播,保持巷道围岩稳定与巷道成形。根据巷道破坏范围不同,构建了由"单壳"支护、连续"双壳"支护和非连续"双壳"支护组成的巷道"双壳"围岩支护体系,并分析了巷道"双壳"围岩支护机理,研发了深部巷道"双壳"支护技术。以陶二煤矿深部巷道修复工程实践为例,验证了深部巷道"双壳"支护的合理性。     

深部大变形巷道注浆加固技术研究

以潞宁矿轨道巷注浆加固为背景,通过开展现场应用研究,分析注浆加固原理,提出锚网支护+注浆加固的组合支护技术,该技术对加固松软、破碎、大变形围岩巷道有着较好的适用性.结果表明,采用锚网支护+注浆加固的支护方案后,巷道围岩变形控制效果良好.研究成果对深井巷道围岩变形控制具有一定的参考价值.     

深井软岩巷道连续“双壳”治理底鼓机理与技术

底鼓治理是巷道支护的难题之一,亦是巷道支护的重点和关键。根据新景矿中条带轨道巷现场调查和监测,分析了深井工程软岩巷道底鼓影响因素和机理分析。分析认为底鼓主要是巷道底板处于无支护状态下首先发生剪切破坏,而后由于水理作用导致岩层进一步破碎和挤压流动。应用连续"双壳"支护理论,分析了连续"双壳"治理底鼓机理,构建了"底板浅孔注浆(浅部壳体)+深部锚索束高压注浆(深部壳体)"的连续"双壳"治理底鼓技术,取得良好效果。     

鹤煤五矿深部软岩巷道变形机理及控制对策研究

针对鹤煤五矿三水平轨道下山岩巷返修工程破坏特征,分析了深部软岩巷道工程岩体的物理力学特性。运用三维有限差分数值计算软件(FLAC3D),再现了巷道原支护破坏过程,研究了深部破碎围岩巷道的变形破坏机理,最终提出了鹤煤五矿深部软岩巷道稳定性控制对策——"一体化"耦合支护技术。工程实践证明,该技术能有效控制鹤煤五矿深部软岩巷道的破坏,为矿区进入深部开采后的安全生产以及可持续发展提供了理论与实践基础。     

阳城矿深部复合型软岩大巷破坏机制与支护设计

针对阳城煤矿南翼软岩大巷严重底鼓和断面收缩等非线性流变大变形控制难题,综合采用力学试验、现场测试和理论分析等方法,分析了南翼大巷围岩的地质力学特性和破坏特征;通过建立受二向均布载荷作用下的巷道力学模型,研究揭示了阳城煤矿南翼软岩大巷变形破坏力学机制。结果表明:地应力环境对大巷产生了极为不利的影响;大巷围岩属HJS复合型软岩,节理裂隙发育、松动破坏严重,使得可承载的完整岩层厚度较小是大巷破坏严重的关键因素。基于大巷复杂的破坏机制,提出了以锚注为主体的锚网索喷注联合支护方式,并设计使用了新型的注浆锚索,注浆管+注浆锚索深、浅耦合注浆,取得了良好的现场应用效果,实现了软岩大巷变形的有效控制,为类似巷道工程提供了参考。     

深部高应力富水软岩巷道底鼓机理及控制技术

针对深部高应力富水软岩巷道底鼓问题,以胡底矿盘区水泵房为工程背景,分析了盘区水泵房底板变形特征及影响因素,采用UDEC离散元模拟软件对硐室掘进期间的围岩应力状态、位移模式及破坏形式进行分析,研发了适合在富水环境中使用的锚杆(索)新型防水锚固剂FS2350,该锚固剂具有良好的锚固效果。研究结果表明:水泵房在高应力和富水环境下呈现挤压流动性和膨胀性底鼓,底鼓呈全区域、持续性和连锁性等变形特征。底板锚注支护可有效提高煤岩体的物理力学特性,抑制底板岩层剪切破坏,控制破碎区进一步向深部转移,减小底板岩层破坏范围,改善了底板围岩的受力状态。锚注支护后,底板支护系统处于稳定状态,90 d后底板最大变形量为23 mm,有效解决了深部高应力硐室底鼓问题。     

千米深井软岩巷道变形破坏机理及控制对策

本文以唐口煤矿深部软岩巷道为研究对象,在总结了巷道现场破坏特征的基础上,分析了软岩巷道的特点和变形破坏的原因,以南部轨道大巷为试验段进行数值模拟,提出了以普通锚网喷+注浆加固围岩为主体的支护方案,现场应用的效果良好,为深部软岩大变形巷道支护提供了有效的方法。     

岩石注浆加固实验与巷道稳定性控制

在分析古城煤矿围岩地层结构的基础上，进行了岩石力学参数测试和围岩稳定性分类，得出该矿-850水平北大巷属于典型的“不稳定围岩巷道（Ⅳ类）”．同时，为了研究岩石破裂后注浆加固效果，分别采用水泥浆液和马丽散N浆液对峰后岩石试件进行了加固实验．实验证明，试件加固后强度比峰后残余强度可提高0．97～11．2倍．针对不稳定围岩巷道类型采用了“反底拱＋注浆锚杆”复合支护方式，并对反底拱结构的支护能力进行了力学分析，通过井下支护效果观测表明，采用复合支护方式可以使围岩支护体形成封闭式结构，从而抑制巷道变形，提高了巷道支护效果．     

深部巷道围岩协同锚固机理

针对深部巷道围岩控制过程中遇到的难题,以协同论为理论基础和方法指导,在前期研究和工程实践的基础上,提出深部巷道围岩协同锚固机理。通过分析巷道围岩控制系统的组成因素,介绍协同论对围岩锚固的描述方法,提出结构协同、强度协同、刚度协同、锚固时机协同、预紧力协同、变形协同等协同作用机制,以此初步建立协同锚固机理的研究框架。研究表明,协同锚固系统在宏观整体功能大于各子系统之简单总和,即产生1+12的协同增强效应,这对于深部巷道围岩稳定性控制来说是最为根本和至关重要的,也更加符合煤矿安全生产的本质要求。     

城郊煤矿深部巷道围岩破坏机理及主动控制技术

针对城郊煤矿深部软岩巷道变形严重的工程问题,分析了深部巷道围岩稳定性关键影响因素及其作用机制,研究了深部巷道围岩大变形及底鼓机理,对深部巷道围岩进行了地质特征分类。提出了针对岩巷采用的高预紧力、高强度、高刚度和高锚固点即“四高”锚杆支护、注浆锚索加固支护结合底板卸压的联合支护技术,以及针对厚层泥岩顶板煤巷采用的梯次支护技术,并在南翼轨道大巷和21105上巷进行了工业性试验。矿压观测结果表明,巷道表面变形量较小,支护效果较好。     

深部巷道锚网喷注协调支护时效性研究

针对深部巷道顶板变形量大,锚杆锚索易破断、失效,不断维修耗工耗时等问题,应用流变元件建立了顶板支护结构的本构模型,结合邢东矿-980水平巷道交叉点顶板变形监测数据,分析研究了锚网喷-锚索-锚注支护体系在不同支护时期的变形规律与特点,得出了联合支护方案中各支护单元的合理支护时机。结果表明：合理选择补强与注浆施工时间,可有效提高围岩稳定性,支护单元的性能得到了充分发挥,并在一定程度上抑制了围岩收敛速度,试验条件下一次支护后10,17~25 d分别为补强支护与注浆加固的合理时间,支护后100 d内顶板下沉量平均减小了23%,注浆15 d进入缓慢收敛阶段,平均变形速率0.51 mm/d。     

深部巷道破坏特征和掘支技术的实践

张小楼井-1025～1166 m水平巷道穿过软岩冲刷带和断层破碎带、大型构造带复杂地层后,造成巷道变形和破坏,研究了巷道变形和破坏的原因以及特征,并采用扶棚支护技术解决了冒顶问题,采用锚注支护技术解决了巷道变形问题,采用反拱支护技术解决底鼓问题,为今后深部巷道施工支护结构的设计和现场施工提供参考.     

千米深井巷道修复技术的应用

千米深井星村煤矿西翼-1196m回风大巷在受大断层、高地压等众多不利因素的影响条件下,变形较严重,经过二次简单维修,还是变形严重,通过采用反底拱和注浆锚索等加强支护技术,在支护技术和装备及管理上不断摸索和试验。通过不断的实践和改进,加以完善与提高,最终完成了星村煤矿西翼-1196m大巷的修复工程。经过近两年的观测,变化不大,为今后千米深井巷道修复技术研究及发展积累了宝贵的经验。     

深部煤巷顶板冲击裂变失稳机制及其动力表现型式

冲击矿压85%发生在巷道中,随着开采深度的增加,冲击矿压发生的频次和灾害烈度都急剧增加,深部煤巷冲击矿压灾害防治已经成为一个亟待解决的技术难题。针对深部煤巷顶板冲击裂变失稳机制进行研究,基于弹塑性及断裂力学原理,分析了巷道顶板岩层集力聚能破断失稳机理,推导了巷道顶板冲击裂变失稳的承载、形变及能量条件,阐述了冲击动载作用下复合顶板"层间离层-岩梁开裂-动力震裂"的裂变失稳演化规律。深部煤巷顶板冲击失稳模式与顶板岩梁宏观主控裂隙的发育扩展关联密切,在高静载和强动压的叠加作用下,巷道顶板呈"一横五纵"6条主控裂隙展布发育,各横纵裂隙协同扩展直至汇合贯通,最终形成"门式"震裂块体瞬间推入巷道空间发生冲击破坏。最后揭示了深部煤巷顶板岩层动力破坏失稳的6种表现型式,提出了"顶部桁架锚索+跨中长锚索+顶角斜锚杆"强力联控支护对策。