全长锚固预应力锚杆支护对巷道围岩应力影响规律研究

锚固预应力锚杆支护技术在巷道维护方面得到了较好的应用,根据矿山开挖巷道围岩地质现状,利用FLAC3D软件模拟分析了2 m全长锚固预应力锚杆支护对巷道围岩应力的影响。研究结果表明:围岩较大应力出现在距离围岩表面0.8~1.6 m范围内,即处在锚杆1/2长位置,且最大应力值与锚杆预应力成正比。     

煤矿构造应力区巷道支护技术研究

本文通过分析大型陷落柱构造应力对巷道围岩应力的影响,确定构造影响区域内巷道支护的影响因素,研究得出构造应力对巷道的主要影响是水平应力较大,且分布不平衡,巷道支护体系中帮锚杆长度的局限性使其无法提供足够的预应力及支护强度,设计采用帮锚索配合锚杆的联合支护形式可以提供较大的预应力及承载力,保证了工作面绕采期间巷道变形后断面满足安全生产的需要。     

高应力构造带巷道卸压锚注支护数值模拟及应用研究

高应力强风化基岩断层破碎带巷道围岩控制一直是巷道支护技术研究的难点之一。通过对国内外支护现状的分析,并针对高应力构造带巷道变形破坏的特点,提出了以"缓冲让压、刚柔并济、稳定支护"为准则的卸压锚注二次支护技术,来解决高应力构造带巷道支护难题。应用FLAC数值模拟计算分析及现场试验表明:卸压锚注二次支护技术可明显改善锚杆、裂隙面及围岩的力学性能,减小围岩塑性区及巷道收敛位移,提高围岩的稳定性,为类似条件下巷道支护优化设计提供参考。     

高应力泥岩顶板巷道围岩失稳特征及控制分析

通过对高应力泥岩顶板回采巷道破坏特征、力学变形机制及失稳原因分析,建立了回采巷道锚杆-锚索支护区变形协调方程,提出了高应力泥岩顶板回采巷道围岩控制关键技术,确定了预留断面高强预应力锚杆-锚索协调变形支护方案,并对设计方案进行了数值计算与工业性试验。结果表明:高应力泥岩顶板巷道表现为顶板破碎严重及离层量大、两帮呈非对称收敛变形与底鼓量大的特征;高应力及泥岩顶板软弱围岩是巷道围岩产生破坏的内在原因,锚杆-锚索支护强度过低及锚杆-锚索支护区非协调变形则是巷道围岩破坏失稳的外在原因;古汉山矿13051回采巷道围岩为高应力-节理化-膨胀性复合型(HJS)软岩,为Ⅰ_(AB)Ⅱ_(AB)Ⅲ_(ABD)复合型力学变形机制,采用设计支护方案后,巷道围岩变形能利于释放,围岩压力减小,锚杆-锚索受力均匀,巷道围岩变形保持在可控范围内,预留断面高强预应力锚杆-锚索协调变形支护利于巷道围岩稳定。     

煤柱尺寸优化与高预应力锚杆锚索支护研究与应用

以干河矿2-100B1巷煤柱尺寸为研究对象,采用理论分析和数值模拟方法对煤柱合理尺寸及高预应力锚杆锚索围岩控制技术进行研究,根据应力分布情况,结合现场实际条件,确定煤柱宽度为10 m。以现有巷道支护理论为基础、数值模拟分析结果为指导,制定了高预应力锚杆锚索支护方案与支护参数并进行试验,试验结果表明:高预应力锚杆锚索支护技术对采动影响区巷道围岩变形控制效果较好,提高了干河矿煤炭资源采出率,为矿井今后小煤柱护巷的使用提供依据。     

煤矿预应力锚杆支护技术的发展与应用

介绍我国煤矿巷道锚杆支护技术的发展过程,分析预应力锚杆支护作用机理与影响因素,确定锚杆预应力设计的原则是控制围岩不出现明显离层与拉应力区,得出不同锚杆的预应力取值范围,分析影响锚杆预应力的主要因素。论述预应力锚杆与锚索对支护材料的要求,介绍高强度、高延伸率锚杆与锚索材料力学性能,高预应力施加方法与机具。最后,介绍预应力锚杆与锚索支护在复杂困难巷道中的应用,包括支护形式与支护效果。指出预应力锚杆与锚索支护,必要时进行注浆加固,是一种复杂困难巷道有效的支护形式。     

深部大变形巷道锚杆支护理论与技术研究进展

深部大变形巷道的锚杆支护问题是目前煤炭开采领域科学研究的热点之一.简要总结了传统的锚杆支护理论和近年来国内外学者专家提出的深部巷道支护新理论和新技术,介绍了本团队在深部巷道锚杆支护研究方面取得的阶段性成果.认为深部巷道围岩存在不可控的"给定变形";锚杆预应力及支护阻力无法控制深部巷道塑性区的发展,预应力对抑制破碎区围岩的离层、剪胀等非连续变形作用较大;锚杆施加高预应力可在围岩中产生较大压应力带,充分发挥锚杆主动支护作用与群锚功能,可有效降低塑性区向深处扩展速率;锚杆从支护到失效,其锚固力随围岩变形一般要经历稳定、减小、残余锚固力3个阶段;深部大变形巷道锚杆支护应满足2个条件,所受载荷不超过极限强度、锚固基础不受塑性区影响;采用基于高阻让压设计理念的可接长锚杆能较好的适应深部巷道锚杆支护要求.     

煤矿高预应力、强力锚杆巷道支护技术研究

针对高应力巷道围岩变形的流变性、扩容性和冲击性等特点,分析了高预应力、强力锚杆支护理论技术,采用有限差分数值模拟软件FLAC^3D分析了锚杆与锚索预应力引起的应力场分布特征与影响因素,研究了支护工艺,进行了工业性试验。研究得出,采用巷道高预应力、强力锚杆支护技术,巷道掘进速度不仅大大提高,施工后的巷道围岩稳定性也得到了有效改善,实现了巷道的一次成巷,避免了二次支护,促进了高产、高效矿井的实现。     

基于锚杆拉拔试验优化锚固承载特性研究

为提高深部软岩巷道锚杆支护承载能力,有效控制巷道围岩变形,采用锚杆拉拔正交试验对锚固承载特性影响因素进行研究,分析不同影响因素作用效果,并以试验结果为依据针对性提出高预应力全长锚固支护技术,研发了预应力全长锚固锚杆,通过理论计算对预应力全长锚固围岩承载能力加以分析,并以潘三煤矿17102(3)工作面回风巷道为工程背景,采用数值模拟和现场试验方式与传统加长锚固支护、全长锚固支护进行对比验证。研究表明：锚杆拉拔失效首先发生在锚固体与试块黏结界面,锚杆拉拔锚固失效经历了弹性—塑性—破坏的动态阶段,不同锚固因素产生锚固效果不同,在拉拔失效发展过程中的体现也有所区别。其中试块强度和锚杆预应力对锚杆极限拉拔力影响程度显著,并且极限拉拔力的大小与试件强度和预应力值呈正相关。根据试验结果提出高预应力全长锚固锚杆支护技术,研发的预应力全长锚固锚杆采用全长锚固提高岩体强度的同时分段施加预应力,与传统加长锚固支护、全长锚固支护相对比,高预应力全长锚固支护技术实现了锚杆在全长锚固的基础上使得预应力向围岩内传递,从而增大围岩压应力区范围,形成更有效的锚固围岩承载结构。工程实践表明,预应力全长锚固支护技术可有效控...     

高预应力锚杆在软岩地层斜井巷道的应用

在分析软岩巷道围岩变形与破坏特征的基础上,采用有限差分数值计算软件FLAC3D模拟分析了北京木城涧煤矿穿越软岩地层斜井巷道在高预应力强力锚杆端部锚固与全长锚固支护下预应力在巷道围岩中的分布特征.结果表明:不同类型岩层对巷道围岩受力与变形影响明显;相对于端部锚固,全长锚固能使锚杆的锥形压应力区相互叠加,锚杆预紧力扩散到大部分锚固区域,更能充分发挥锚杆整体支护的效果.现场试验表明,高预应力锚杆全长锚固支护方式能够有效控制软岩巷道顶部和两帮煤岩体的大变形.     

高应力区穿层大巷围岩变形特征及其控制

高应力区巷道支护技术成为制约煤矿安全生产的难题之一。魏家地煤矿1070运输大巷受高应力软岩及穿层构造的影响,经过多次返修,仍然处于不稳定状态,变形严重,影响巷道的安全使用。分析了高应力来源,1070运输大巷的破坏特征和形成原因,基于不同特征段围岩松动圈测试结果,提出了以锚网(索)加锚注为主的返修方案。现场试验表明:返修后巷道变形稳定且在允许的范围内,该返修支护方案是合理的。     

基于FLAC3D的深部巷道支护围岩稳定性研究

为了验证某煤矿巷道支护设计是否满足矿井支护要求,采用FLAC^3D数值模拟软件,研究了巷道周围煤岩体应力分布、巷道周围煤岩体塑性区分布、巷道周围围岩体变形规律以及巷道支护中锚杆、锚索轴向力分布。研究得出:巷道顶底板围岩变形为31 mm,巷道两帮变形量为22 mm,巷道右侧锚杆受力明显大于巷道左侧锚杆受力,巷道围岩出现失稳破坏。因此,在进行最终巷道设计时,应增加锚杆、锚索的抗拉强度及减少锚杆、锚索的间排距,从而达到巷道围岩的稳定性,保证矿井安全生产。     

深部高应力巷道围岩预留变形控制技术

采用理论分析、数值计算、现场试验等手段,研究了支护阻力对深部高应力巷道围岩变形与塑性区的影响,提出了支护结构应满足围岩大变形的协调支护原则。研究结果表明:在现有支护条件下,支护阻力对深部高应力巷道围岩变形、塑性区影响十分有限,深部高应力巷道围岩总是存在一部分变形量依靠现有支护水平无法控制,将此部分围岩变形量称之为巷道围岩的"给定变形",并且这种"给定变形"随着开采深度的增加而增大;因此,对于深部高应力巷道围岩变形控制,可在巷道掘进时预留一定的变形空间,并要求支护结构应能够适应巷道围岩的大变形,以维持围岩的完整性,同时保障支护结构本身能够持续不断提供支护阻力而又不出现断裂失效。工程实践结果表明:考虑预留变形并采用"锚杆+自动让压桁架锚索"为主体,锚索加固为辅助的综合控制技术可较好的控制巷道围岩的稳定性,保障了巷道服务期间的安全使用。     

弱胶结软岩巷道围岩应力与位移分布规律及支护技术

针对西部浅埋弱胶结软岩巷道的复杂地质条件,基于X射线衍射试验、电镜扫描、岩石力学物理试验与现场监测,揭示了西部浅埋弱胶结软岩巷道围岩变形破坏失稳机理。根据巷道围岩大变形破坏特征,建立了FLAC3D数值模型,模拟演化了弱胶结软岩巷道的围岩应力位移分布规律和塑性区范围,研究结果表明:弱胶结软岩巷道围岩最大主应力决定了巷道围岩的破坏深度,且随围岩深度近似呈"へ"形分布;巷道围岩不同方向深部变形s与巷道表面距离h呈负指数衰减变化的关系。通过对比分析,数值模拟塑性区范围和地质雷达探测松动圈厚度基本一致,从而为弱胶结软岩巷道围岩稳定性分析及支护加固方案设计提供了科学指导。最后针对弱胶结软岩巷道塑性区范围,提出了"锚网喷主动支护+36U型钢支架+全断面锚注"的联合支护技术,现场监测结果表明改进的支护方案可以有效控制巷道围岩变形及塑性区的扩展,保证了巷道的长期稳定及安全。     

软岩巷道锚注联合支护的数值模拟研究

以葛泉矿-190南翼运输大巷为研究对象,采用UDEC数值模拟软件对该巷道在全断面锚喷支护和全断面注浆与锚喷联合支护两种条件下围岩应力分布、围岩塑性区范围、围岩位移和锚杆受力情况进行了分析。结果表明:注浆能够改善锚杆受力状况;全断面注浆与锚喷联合支护能够改善围岩应力分布状况,缩小围岩塑性区范围,在巷道周边形成圆形承载拱,从而保证围岩的长期稳定。工程应用表明,通过数值模拟确定的支护方案是合理的。     

基于霍克-布朗准则的巷道围岩塑性区估计

 为了研究巷道开挖后巷道围岩的塑性区分布规律,首先分析巷道围岩的应力分布特征,在计算出围岩应力的基础上,依据霍克—布朗强度准则推导出圆形巷道围岩的弹塑性分界限。本文通过理论计算得出在不同侧压力、不同地应力、不同m值、不同s值情况下巷道围岩的塑性区,并通过数值模拟进行对比,分析得出巷道塑性区的演化规律,对实际工程有一定的指导作用。     

煤矿软岩巷道工程支护的研究现状与展望

煤矿软岩巷道工程支护,尤其是深部高应力软岩巷道支护,一直是矿业工程难点问题之一。随着矿井开采规模的增大和开采深度的不断加大,软岩巷道的支护与维护问题显得越来越突出,软岩问题愈趋严重,直接影响煤矿安全高效生产。软岩巷道支护问题的研究得到了国内外有关学者的高度关注,经过国内外专家大量的理论研究、现场试验与测试、实验室实验等手段,在软岩巷道工程支护理论和支护技术方面取得了大量的研究成果。在分析和总结煤矿软岩巷道支护常用支护技术的基础上,提出高强度锚杆、锚注支护及联合支护将成为软岩巷道支护新的发展形式。     

断层破碎带走向方向大断面巷道支护实践

以塔山煤矿8301工作面为研究案例,基于该巷道特殊地质条件下巷道围岩特征,采用FLAC;数值模拟软件揭示了围岩受力状态及变形破坏规律,针对性制定了断层破碎带超前预注浆加固、"三高"支护强化、不对称补强加固的综合支护方案。矿压观测数据表明:8301工作面围岩变形量较小,巷道围岩稳定,支护方案可靠有效。     

断层带破碎区巷道变形破坏规律与控制分析

介绍了袁店二矿F7大断层的发育情况,采用大型岩土三维软件FLAC3D分别对无断层岩体与有断层岩体2种情况下的巷道变形破坏规律进行了对比分析,结果表明,断层破碎区内巷道的应力卸压区范围更大,从而位移变化也较大,并根据其变形破坏规律,采用了全断面"U"型钢支护方式对巷道进行加强支护,监测结果表明,此支护方式能较好的控制断层破碎区内巷道围岩,保持了巷道围岩的稳定性。     

基于地应力的巷道围岩支护设计及校核

以赵庄二号井2301工作面两侧巷道为工程背景,通过地质勘测、地应力测试、力学分析、数值模拟及矿压观测的方法,对巷道掘进方向及围岩支护方案进行了设计。结果表明:巷道掘进方向与水平构造应力方向相一致时有利于防范底板冲击的发生;第二偏应力和塑性区分布结果验证了支护方案设计的合理性。现场巷道表面收敛位移量均控制在5%以内,为类似条件巷道支护设计提供了借鉴意义。