矿井深部巷道围岩变形破坏机理及支护技术

项目研究了重庆永荣太务局矿井巷道地应力随深度变化的规律、破碎岩体中弹性波传播特性、深部巷道围岩松动圈确定及松动圈与地应力变化规律、深部开采巷道受采动影响的围岩变形规律、深部巷道围岩分类、巷道围岩控制技术及支护技术、可回收锚杆技术及应用等。     

上下煤层开采软岩巷道失稳机理与控制技术

为了揭示矿井上下煤层开采软岩巷道的失稳机理,并寻求有效的围岩控制技术,对上下煤层开采软岩巷道围岩的变形破坏特点进行了现场调查,通过数值模拟研究了上覆、下伏以及上下煤层联合开采对巷道围岩稳定性的影响,并提出了由初次锚网喷支护和二次锚注支护组成的动态叠加耦合支护技术方案。研究结果表明:上下煤层开采软岩巷道失稳主要是由岩性、地应力、采动应力、支护结构与参数等几个方面因素综合作用的结果。工程应用实践表明,所提出的支护方案有效地控制了巷道变形。     

南方复杂条件下的薄煤层开采巷道围岩支护问题及对策

针对复杂地质条件下南方薄煤层开采巷道出现的大变形与控制等问题,开展了一系列现场调查、理论分析和试验等研究。首先,分析了南方煤层地质条件、巷道变形特点和支护中存在的突出问题,同时进行了大量巷道变形的现场调研;然后,研究了薄煤层巷道变形破坏的影响因素和作用机理,主要体现在泥质岩类的物化膨胀与裂隙扩容、半煤岩巷道接触面滑移、水平构造应力挤压、工程扰动偏应力影响和高瓦斯孔隙压力弱化作用等;最后,阐明了复杂条件下薄煤层开采巷道的控制原理,强调应重视发挥巷道深部稳定岩体的承载能力,增强巷道围岩侧向支护作用,实现高阻让压和改善巷道围岩的整体力学强度等。提出了高强度自动让压桁架锚索支护系统和叠加拱“长、短”密集锚索支护技术,并分别进行了软弱半煤岩巷道的返修控制和松散煤岩体巷道支护技术的现场试验研究。监测表明,支护后的巷道围岩变形量都在可控范围之内,满足生产要求。     

深井采动巷道围岩流变和结构失稳大变形理论

与浅部相比,深部巷道特别是千米深井采动巷道,地应力高、采动影响强烈,导致巷道围岩变形大、持续时间长、破坏严重,目前的理论不能科学解释深井采动巷道的围岩劣化、大变形与破坏机理。深部开采条件下的巷道围岩大变形破坏理论已经成为煤炭深部开采面临的重大课题之一。为此,采用现场调研与试验、实验室实验、数值模拟和理论分析等方法,从应力强度比出发,并考虑偏应力和梯度应力,提出了采动系数的概念;从力学本质和工程应用的角度明确了巷道强采动和大变形的概念,探讨了其科学内涵,并初步提出确定了强采动和大变形的量化的评价方法;在此基础上,基于深井强采动巷道围岩所处应力环境及其大变形特征,初步提出了深部采动巷道围岩流变和结构失稳大变形理论框架。其核心思想是巷道围岩结构运动、围岩劣化、梯度应力和偏应力诱导围岩裂隙扩展、软岩流变与结构性流变大变形、破裂岩体长时扩容;基本问题包括深井采动巷道围岩应力路径、考虑应力路径的偏应力和梯度应力对巷道围岩的作用机理、巷道围岩锚固承载结构流变大变形、巷道围岩结构失稳大变形等。偏应力和梯度应力导致巷道浅部围岩张拉劈裂扩容和承载区围岩剪切滑动,且承载区围岩剪切滑动对浅部张拉劈裂围岩产生向巷道内的推力,扩容与推力导致浅部锚固体出现结构体滑移流变和整体性的挤入。由传统的软岩流变上升至软岩流变与锚固体结构性流变大变形。巷道围岩结构失稳大变形包括上覆岩层大结构失稳导致的整体移动大变形和松动圈内破裂岩体运动失稳大变形。提出的深部采动巷道围岩流变和结构失稳大变形理论从深部环境、深部岩体及强烈施工扰动相互作用出发,揭示深部巷道围岩应力场时空演变规律和大变形与破坏机理。     

深部采动巷道应力演化及控制技术

为有效控制深部采动巷道围岩变形,针对某煤矿典型巷道工程地质条件,模拟研究了采动影响下巷道围岩应力及变形的演化规律,提出了深部采动巷道围岩强化控制技术,并开展工业性试验。研究结果表明,随工作面推进,巷道表面位移与其对应的应力变化趋势一致,大巷保护煤柱尺寸以105 m为合理;采用重型U型钢壁后充填+锚杆锚索协同承载+巷道滞后注浆技术,巷道围岩变形得到有效控制。     

深井大断面软岩巷道围岩破坏机理与支护研究

根据滕东煤矿深部开采的地质条件,针对深部大断面巷道围岩变形破坏特征,通过现场观测和理论分析,深入研究了软岩巷道变形破坏机理;高地应力、低强度岩体、复杂的地质构造、支护体力学特性与围岩力学特性不耦合,支护时机不合理,是造成巷道持续性大变形与失稳的主要原因。为此,提出了深部软岩巷道支护原则和超前卸压与支护+锚网喷+高强鸟巢锚索+注浆加固联合支护方案。现场巷道位移监测结果表明,该方案可有效控制深部大断面巷道大变形。     

深部巷道围岩稳定性控制技术

针对深部巷道开挖后易失稳、难维护等特点,基于巷道基本地质概况,分析了围岩控制技术路线,主要包括提高围岩强度和减小围岩应力,研究了“四高”锚杆支护技术、锚架联合加固技术、注浆加固技术等围岩稳定性控制技术,并结合巷道围岩分级类别进行了巷道支护。研究为类似工程条件下巷道支护提供了借鉴。     

近距离跨采影响底板软岩巷道围岩控制技术

针对山东新矿集团某矿Ⅱ4运输上山所面临的深部近距离跨采巷道支护难题,采用数值模拟和现场试验等方法,围绕深部近距离跨采过程中的围岩活动规律和巷道变形特征,研究Ⅱ4042综采工作面开采对Ⅱ4运输上山围岩稳定性的影响,详细研究近距离跨采巷道围岩变形规律,结合Ⅱ4运输上山地质采矿条件,研究提出了Ⅱ4运输上山合理围岩控制技术。     

动压作用下软岩巷道支护技术研究及应用实践

针对煤矿深部水平软岩巷道围岩力学性质及膨胀特征,通过现场测试对巷道稳定性的力学效应、受采动影响时围岩的应力变化进行分析,研究软岩巷道围岩变形机理,寻求巷道围岩稳定控制技术,并据此提出了新的支护方式,实施后取得了较好的实践效果。     

高应力区巷道围岩加固与压力转移支护技术研究与实践

受断层构造应力及附近工作面采动集中应力影响,恒源煤矿二水平北翼总回风巷上部联巷处于复杂的应力环境中,属典型的高应力区巷道.在对采矿地质条件综合评价的基础上,提出了锚索支护的高强度与让压支护相结合、防止围岩压力泄卸的控制技术和围岩锚注综合控制技术,提高锚索锚固可靠性的支护技术与对策.     

高预紧力强力支护技术在玉溪煤矿中央回风大巷中的应用

为解决玉溪煤矿深部松软破碎巷道变形大、变形机理复杂的难题,基于巷道围岩地质力学测试,分析了玉溪矿中央回风大巷变形破坏特征及其失稳机理,认为高地应力、低围岩强度和支护方式不合理是造成巷道围岩变形的主要原因。据此提出了高预紧力高强度支护技术,并进行了现场应用。应用结果表明:采用新支护设计方案后,中央回风大巷两帮未有明显变形,总变形量在27 mm左右,顶板变形总量更小,约为18 mm,有效控制了巷道的长期流变。     

深部巷道围岩钻孔卸压与围岩控制技术研究

针对深部开采条件下巷道围岩地应力增加、破碎岩体增多等一系列问题,导致传统支护手段难以有效控制围岩变形的现象,采用有限差分软件FLAC3D建立深部巷道钻孔卸压模型,对钻孔卸压前后巷道围岩应力分布规律与变形破坏特征进行了分析,结果表明,钻孔卸压技术可有效释放巷道围岩应力增高区的变形破坏能量,促使浅部围岩高应力转移至深部煤岩体中,显著改善围岩应力环境。基于对卸压钻孔参数的模拟分析,合理确定出钻孔卸压与主动支护技术参数。工程实践表明,该技术围岩控制效果显著。     

深部复杂岩层巷道围岩控制与支护技术研究现状与实践

针对我国煤矿转向深部开采实际,从深部复杂岩层巷道围岩控制与支护技术的研究现状、矿压显现规律、围岩控制与支护原理和技术体系进行阐述,论述了我国深部巷道围岩控制与支护原理与技术,并进行了深部复杂岩层巷道协调支护工程应用实践。     

兴安矿深部软岩巷道大变形控制对策

为了更好地控制深部软岩巷道围岩大变形破坏问题,通过现场调查和理论分析,得出了兴安矿深部软岩巷道围岩大变形破坏的主要影响因素包括工程地质条件差、地应力水平高、水解作用和原支护不合理.基于这些影响因素,建立了包括围岩结构优化技术、耦合支护技术、底板控制技术、冒落控制技术为核心的深部工程稳定性一体化耦合控制技术.工程实践表明,在深部复杂的软岩巷道支护中,采用一体化耦合控制技术,能有效控制深部软岩巷道大变形破坏.     

深部巷道围岩稳定性预测与锚杆支护优化

针对深部巷道复杂的应力环境和多变的围岩性质，对深部巷道围岩稳定性进行了分类预测、松动圈预测和数值计算分析，为深部巷道锚杆支护提供了理论依据，并对锚杆支护参数进行了优化设计，确保了深部巷道支护的最优化和长期稳定。     

深部巷道支护控制技术研究

针对深部巷道围岩的变形破坏特点,分析了巷道围岩变形破坏机理和巷道稳定性特点,提出了巷道围岩的控制技术。利用ANSYS10.0软件对巷道开挖支护前后的围岩应力、位移及塑性区进行了数值模拟分析。模拟结果表明,锚杆锚索联合支护下,x方向两帮围岩应力集中得到有效控制,拉应力消失;y方向拱顶和底板的拉应力也明显减弱,拉裂破坏得到有效控制。锚杆锚索联合支护可有效控制巷道变形,支护效果良好。也为减少深部巷道支护成本、提高深部巷道支护效率提供了参考。     

兰家沟钼矿巷道围岩稳定性分析

针对金属矿山开采巷道围岩变形失稳破坏问题,以兰家沟钼矿巷道为例,对兰家沟钼矿深埋平巷中典型区段建立MIDAS三维模型,分析支护初期围岩应力、应变变化规律及支护结构的内力变化,并通过现场测试分析验证支护结构的合理性,对巷道围岩失稳与破坏机理、支护结构作用进行了深入研究。     

深埋巷道围岩应力及其锚杆支护影响分析

复杂地形巷道围岩现场地质条件复杂,难以获取巷道围岩和支护的应力、变形及破坏之间的相互关系及作用规律.因此,分析了巷道围岩应力的规律,推导了各种水平应力条件围岩应力的分布规律和特点,并构建了锚杆支护理论模型,通过分析内部侧压系数、外部预应力、内部弹性模量和对锚索长度的支护影响,为巷道开挖后围岩稳定控制的锚杆支护提供理论与...     

新安煤矿主要岩石巷道围岩控制技术研究

根据新安煤矿地质资料以及随着采深增加所表现出的矿山压力显现,对新安煤矿主要岩石巷道围岩控制技术进行研究,确定适合于新安煤矿地质及生产条件的巷道围岩控制技术。针对不同巷道围岩特征及应力环境,采取不同巷道围岩控制手段,保证巷道在使用期间的围岩稳定。     

深部特厚煤层对采对掘巷道围岩综合应力场演化研究

深部特厚煤层对采对掘巷道受高应力及多次强烈采动影响,应力环境复杂,围岩控制难度大,井下综合应力场演化对于巷道支护方式及参数的确定有益。以麻家梁煤矿14103辅运副巷为工程背景,采用井下实测、理论分析和数值模拟方法,揭示巷道围岩原岩应力场、采动应力场、支护应力场及位移场演化规律。实测得出麻家梁煤矿巷道围岩原岩应力场分布特征;揭示出相邻工作面回采滞后采动影响阶段是巷道围岩采动应力增加的主要阶段;锚杆锚索施加高支护应力可在围岩中形成稳定承载结构。基于应力场、位移场综合分析,得出14103辅运副巷围岩采动应力增加先于巷道变形的增加;受二次采动应力作用,围岩发生扩容变形,出现应力增加不明显而变形显著增大的现象,揭示出采动应力场、支护体受力及位移场时空演化相互关系。该结果对巷道布置方式及支护方案提供了依据。