平顶山矿区深部大规模松软围岩巷道支护技术

针对平顶山矿区深部大规模松软围岩稳定性控制问题，以典型大规模松软围岩巷道为研究对象，研究确定其围岩的赋存条件，采用离散元方法模拟巷道围岩的变形破坏过程，揭示其破坏机制，提出相应的支护对策，结合深部巷道围岩稳定性控制理论拟定支护的总体思路，确定具体支护方案，研发围岩巷道的抗折抗裂喷层技术及深部巷道底臌治理技术。研究结果表明：围岩承受的高地应力与其自身低强度之间的矛盾是造成深部大规模松软围岩巷道失稳的主要原因；巷道首先在拱顶、底板中央区及两侧边墙受张拉破坏，拱肩及两侧底角受剪破坏，破坏区范围逐渐向深部扩展直至失稳。现场实测数据表明：在方案实施2个月后，锚杆、锚索受力在较高值趋于恒定，充分发挥了支护作用；水平收敛、拱顶下沉和底板臌起趋于稳定，大规模松软巷道围岩稳定性得到有效控制。     

特厚松软复合顶板巷道拱–梁耦合支护结构的构建及应用研究

因特厚(10 m以上)松软复合顶板原位强度低、层理裂隙发育,其巷道维护不当极易造成大面积冒顶伤亡事故。结合典型的工程实例,采用原位实测、物理模拟与数值计算手段,分析特厚松软复合顶板的结构形态与破坏特征,揭示特厚复合顶板巷道浅部岩层锚杆组合梁与深部岩体锚索承载拱的形成及其拱–梁耦合作用机制。研究表明:高应力环境下,复合顶板受层状构造、结构面特征及层间结合度等因素的影响,其离层破裂具有迅速扩展的本性,其破坏形态主要包括弯曲断裂、错动滑移及碎胀扩容;在特厚松软复合顶板中构建的拱–梁耦合支护结构是维护巷道围岩稳定的结构主体,其对顶板稳定控制作用明显,与锚杆支护巷道相比,顶板可承受最大应力提高77.8%,巷道断面收缩率减小52%,增加锚索密度可使巷道支护结构稳定性显著增加;浅部锚杆组合梁可促进深部锚索承载拱的形成,深部锚索承载拱对浅部组合梁具有减压、降载和明显的减跨效应。建立巷道拱–梁结构体系力学模型,实现对巷道支护结构的稳定性设计与评价,为同类特厚复合顶板巷道支护参数设计提供借鉴。     

锚固支护深部巷道爆破开挖模型试验研究

 为研究锚固支护对钻爆法施工深部巷道围岩分区破裂的影响,采用深部巷道围岩破裂机制与支护技术模拟试验装置,开展高轴地应力条件下锚固支护深部巷道爆破开挖三维相似物理模型试验。爆破开挖、轴向超载完毕,模型巷道洞周围岩径向拉应变和径向压应力均呈现出波峰与波谷的波浪变化,与未支护模型巷道洞周径向拉应变变化规律相似,表明锚固支护模型巷道依然存在分区破裂的趋势。与未支护模型试验结果对比,锚杆和锚索联合支护的模型巷道在锚固支护部位未出现分区破裂现象,分析得出锚杆和锚索的联合作用可实现围岩应力的转移和重分布。研究结果表明,锚固支护对抑制深部巷道分区破裂具有重要的作用。     

锚固支护深部巷道爆破开挖模型试验研究EI北大核心CSCD

为研究锚固支护对钻爆法施工深部巷道围岩分区破裂的影响,采用深部巷道围岩破裂机制与支护技术模拟试验装置,开展高轴地应力条件下锚固支护深部巷道爆破开挖三维相似物理模型试验。爆破开挖、轴向超载完毕,模型巷道洞周围岩径向拉应变和径向压应力均呈现出波峰与波谷的波浪变化,与未支护模型巷道洞周径向拉应变变化规律相似,表明锚固支护模型巷道依然存在分区破裂的趋势。与未支护模型试验结果对比,锚杆和锚索联合支护的模型巷道在锚固支护部位未出现分区破裂现象,分析得出锚杆和锚索的联合作用可实现围岩应力的转移和重分布。研究结果表明,锚固支护对抑制深部巷道分区破裂具有重要的作用。     

锚固长度对深埋回采巷道支护效果影响规律

以淮南矿区潘三煤矿17102(3)运输顺槽地质条件为背景,采用FLAC 3D计算软件对深埋回采巷道围岩稳定性进行模拟计算,获得不同锚固形式对深埋回采巷道围岩稳定性影响规律,并结合现场不同锚固区围岩变形实测,获得全长锚固支护对巷道围岩抗变形能力有更好的提高,全锚支护下巷道围岩变形整体增加但速率较为平缓,而端锚支护下巷道围...     

千米垂深松软煤层巷道支护技术研究

针对深巷松软煤层巷道易冒落、难支护等特点,提出了三心拱U型钢支护结构。该支护技术在淮北矿业股份有限公司某矿巷道得到了很好应用,用ABAQUS模拟其承载力,介绍了施工工序,证明采用此支护提高了施工效率和安全性能,取得了显著效果。     

数值流形方法中的锚固支护模拟及初步应用

针对岩土工程中的锚固支护,研究了数值流形方法中锚固支护模拟问题。在原数值流形方法源程序基础上开发了锚固支护模块,并用算例验证了其合理性。运用该方法对某层状结构岩体中的地下洞室围岩开挖变形问题进行了研究。结果表明,数值流形法在层状结构岩体地下洞室开挖时,能反映围岩中软弱层面两侧岩体的不连续错动特征;锚固支护后,围岩位移分布趋向均匀,位移量有所减少,软弱层面两侧岩体的非连续错动变形量减小效果显著。     

基于岩体安全系数的巷道协同锚固支护方法研究

为解决煤矿洞室锚固支护参数选取难题,提出基于不同安全系数下围岩塑性区分布特征的支护参数选取方法。通过离散元数值模拟技术,将岩块及结构面中的黏聚力、内摩擦角,按照折减系数进行赋值计算,得到不同安全系数情况下围岩失稳区域范围。根据支护及现场实际要求,分析锚固段位置与安全系数之间的关系,从而实现协同支护,定量获得支护参数。研究结果表明：依据强度折减方法,能够有效识别巷道交叉点等复杂洞室风险区域,并可以得到各部围岩安全系数的分布特征。在支护设计方案中,应该保障短锚杆锚固段在安全系数大于1的区域,顶部及两帮腰部等重要部位的长锚索锚固端设置在安全系数大于2的区域,中隔墙采用双控锚索其加固范围为安全系数小于1.3区域。协同支护加固下,实测交叉洞室围岩最大变形值为2.9cm,矩形回采巷道变形最大值27.5 cm,数值计算结果与现场实测结果最大误差仅为0.5 cm,均表明该支护设计方法可靠性较强,为煤矿巷道洞室支护参数定量化设计提供科学依据。     

浅谈预应力锚固支护技术

预应力锚固支护技术具有施工过程简单合理、节省费用、施工安全等优点,现阶段在全国各地的施工现场中得到了广泛的推广与应用,并且支护的安全和性能良好,解决了很多复杂的工程现场支护问题。随着我国经济技术不断的创新与发展,预应力锚固技术必将承担着越来越重要的角色,成为现在和将来最重要的支护技术之一。本文将从边坡的主要支护形式、锚索(杆)材料与选型、锚索(杆)施工工艺等方面全面介绍了预应力锚固支护技术。     

深部裂隙岩体锚固机制研究进展与思考

 高地应力、高地温、高渗透压以及强时间效应使得深部裂隙岩体表现出一定的延性、蠕变性等软岩力学特性,现有锚固理论落后于工程实践的现状,导致许多锚固工程设计多采用经验、半经验方法。几十年来,国内外诸多学者对深部岩体锚固机制开展了大量现场、室内试验及数值计算工作,岩体锚杆锚固作用机制方面的理论研究取得了丰硕成果,但由于深部岩体所处地质条件的复杂性,这些成果普适性和准确性较低。结合已有的锚固理论,运用合理的数值模拟方法与现场、室内试验对岩土锚固机制进行深入研究,进而指导锚固工程设计施工具有重大意义。对深部裂隙岩体锚固机制研究现状进行了系统全面的总结,归纳分析了该研究领域存在的关键科学问题,主要包括：选择合理的锚固力学传递计算模型、正确描述锚固体应力分布规律、建立合理的锚固界面力学模型。深部裂隙岩体锚固机制研究应综合考虑工程应用效果和加锚岩体形态、加锚构件效应等因素。     

深井大断面动压回采巷道锚网支护技术研究

随着开采强度的加大,平煤股份所属的主力矿井多数已进入800m以上的深部开采,巷道处于高应力环境中,中等强度锚网支护的回采巷道变形量大,稳定所需时间长,返修率高。结合平煤股份十一矿丁5-6-26071风巷的工程地质条件,采用数值模拟技术研究了高强锚杆锚索协调支护巷道在不同动压作用下的矿压显现特征:掘巷阶段,支护方式完全能够满足要求;在受到超前支承压力的初期阶段,仍然能够满足需要;但在超前支承压力的峰值阶段,锚杆锚索滑脱,底臌严重,两帮内挤,需要采取加强支护措施。工业性试验表明:掘巷阶段巷道表面位移、深部位移及支护受力均在合理的范围之内,巷道断面收缩率为最大为12.4%,满足使用要求。     

ANSYS中锚杆(索)模拟探讨

本文在某一具体边坡支护工程中,用LINK1单元模拟锚杆(索),把要耦合的节点定义为硬点,采用自由划分,硬点就会自动转化为节点。此方法可以解决手动计算耦合点的麻烦,而且快速方便。     

锚杆加固设计理论的研究

1概述自1872年英国北威尔士露天页岩矿首次应用锚杆加固边坡及1912年德国谢列兹矿最先在井下巷道采用锚固技术以来,锚固技术至今已有100多年的发展历史。锚固技术是一种技术经济优越的技术手段,目前不仅广泛应用于煤矿开采,而且也推广应用于冶金、水利水电、铁路公路、军工及建     

沿空送巷煤柱在锚杆支护下的稳定性研究

为了在提高煤炭资源采出率的同时保证巷道的稳定性,提出在陈四楼煤矿2216工作面二2煤层采用留小煤柱沿空送巷技术。本文通过平面应变模型试验和FLAC^3D数值模拟计算,分析了在锚杆支护下不同宽度煤柱的破坏状态、应力分布及巷道围岩变形等因素,进而确定沿空送巷的合理煤柱宽度。研究表明,留设煤柱是沿空送巷围岩的一个重要承载结构,选择5 m煤柱作为窄煤柱护巷能够保证巷道的使用安全并具有相对较高的采出率,而帮锚采用全锚支护能够使锚杆的支护效应得到更为充分的发挥。     

层状岩石顶板破坏机理数值模拟过程分析

 应用离散元数值模拟过程分析方法, 结合现场实际现象和相似材料模拟的试验结果, 对巷道围岩的变形破坏机制进行了分析, 结果表明, 层状岩石顶板主要是受水平压应力作用产生离层、弯曲破坏, 而不是直接受垂直压力作用以承载梁的形式破坏, 进而说明组合梁理论不适合作为这类顶板的锚杆支护原理。     

单锚锚杆加固碎裂结构岩体模型试验研究

针对锚杆加固后的碎裂结构岩体进行了室内模型试验。根据多种锚固方案试件的试验结果 ,研究了锚杆锚固碎裂结构岩体模型的强度变形特征。通过试验中不同布锚方式的单锚对模型试件强度变形的不同影响 ,研究了各种模型试件中所体现出的锚固效应 ,得出了有益的结论     

节理边坡锚杆加固效应分析

基于强度折减的拉格朗日差分法,对某公路节理岩质边坡建立数值模型,分析对边坡稳定性构成威胁的滑动面和不稳定体,研究锚杆支护对该滑动面和不稳定体运动的控制作用。计算结果表明,在未支护前,该边坡安全系数为0.67,处于不稳定状态,边坡滑动面为两组节理结构面切割形成的贯通面。采用相间锚杆对边坡进行支护后,安全系数提高到1.29,锚杆有效地控制了滑体的滑移,增大了边坡的安全系数,提高了边坡的稳定性。     

基于Drucker-Prager破坏准则下的深部断层巷道支护探究

随着煤矿开采深度的加大,深部地质情况变得更加复杂,巷道支护也愈加困难。其中深部断层就是影响煤矿开采的重要地质因素。根据巷道穿越断层的实际情况,基于Drucker-Prager破坏原则,选择合理的支护方式,并结合数值模拟和工程实际监测,确保充分发挥支护性能,对今后相似工程的设计和补强起到重要的借鉴意义。     

隧道明暗挖分界面处基坑支护桩施工力学效应

论文以重庆某轻轨车站区间隧道明暗挖工程为例,提出隧道明暗挖分界面处支护桩结构的物理概化模型,采用数值模拟并结合现场监测结果,对隧道明暗挖分界面处基坑支护桩施工力学效应进行研究。分析结果表明:支护桩桩间距、桩截面尺寸、桩截面形状对支护桩力学效应的影响中,桩截面尺寸对支护桩桩身变形及力学效应影响最为显著;隧道洞径、埋深及走向变化对支护桩力学效应的影响中,洞径对支护桩变形影响较大;先开挖隧道后开挖基坑能有效减少坡顶沉降及侧向位移,同时桩身弯矩剪力值也较小;支护桩施工后设置拱形连梁可以有效增强余桩的支护作用。     

深部高地应力区软岩巷道模型试验及数值优化

深部巷道围岩大变形和失稳破坏是高地应力区巷道普遍存在的问题,有效的支护措施是保证深部巷道稳定的重要因素。以淮南某煤矿深部巷道为工程背景,通过相似材料模型试验利用YDM-D多功能地质力学模型试验系统,研究了巷道在无支护和锚杆支护两种条件下巷道围岩的变形破坏特征。研究结果表明:相似材料选用粘土、水泥、砂及水,配合比为4∶1∶20∶1.3的试件表现出良好的塑性大变形特性;相似材料模型经过锚杆加固后,洞壁最大位移有所减小,由15.4 mm减小为12.1 mm,加固效果不明显,表明锚杆的间距偏大,并用数值分析方法模拟验证了试验结果。采用正交设计结合数值分析方法对淮南某煤矿深部巷道喷锚支护方案进行了优化分析。结果表明:拱顶锚杆长度间排距分别取2.4 m、0.8 m、0.8 m,边帮锚杆长度间排距分别取3.7 m、0.8 m、0.8 m,底板锚杆倾角45°,锚杆长度间排距分别取2.9 m、0.9 m 、0.8 m,喷层厚度取120 mm加固方案效果最优。