高压富水条件下破碎巷道钻孔施工及防治水技术

基于义煤集团金鼎矿风井回风大巷高压富水及破碎底板等复杂地质条件,研究了复杂地质条件下钻孔施工技术,并在此基础上对高压富水巷道突水原因进行分析,采用高性能注浆材料对巷道底板进行注浆堵水,对巷道底板突水进行治理。结果表明:巷道底板距寒灰水仅为40 m,在前期钻孔施工影响下,寒灰水被导入底板浅部,在矿山压力和高承压水共同作用下,巷道出现破碎和底鼓导致巷道涌水量不断增加。复杂地质情况造成巷道钻孔施工困难,通过多种钻孔施工方法相结合的方案,成功施工了注浆钻孔。同时通过对巷道底板浅部离层区及寒灰含水层浅深部相结合的注浆加固方式,有效的降低了巷道涌水量,并对破碎巷道进行加固,有效的解决了巷道施工难题。     

深部软岩巷道底鼓机理与治理试验研究

为研究深部软岩巷道强烈底鼓发生机理及治理方法,以邯矿集团陶二煤矿扩大区南大巷底鼓问题为背景,分析了南大巷强烈底鼓特征及影响因素,提出了巷道底板锚索束+底板深浅注浆的治理方案,通过巷道原支护和底鼓治理方案相似模拟试验,对比分析了两方案在底板破坏和围岩应力分布特征。结果表明:高应力、岩石遇水膨胀、支护结构不合理等因素综合作用导致巷道发生强烈底鼓;浅部注浆使底板破碎岩体相互黏结形成整体,深部注浆填充深部裂隙岩体孔隙,锚索束将浅部注浆岩体和深部注浆岩体锚固在一起限制底板变形。现场底鼓治理试验表明:巷道底板变形在38~48 mm之间,治理后30 d巷道趋于稳定。该底鼓治理技术适用于深部大断面、永久巷道(硐室)底板加固。     

龙王庄煤矿巷道底板注浆加固技术

为了延长巷道服务年限,针对龙王庄煤矿Ⅰ采区轨道上山底部车场巷道失修严重的情况,开始对巷道进行维修,并进行底板注浆加固;从岩体注浆凝结程度及岩体注浆原理入手,采用分次注浆工艺,首先对棚后底板浅部注浆,再对深部注浆,有效控制了巷道底板的底鼓变形,减少了巷道的维修量,确保了巷道安全行人及运输安全。     

深井准备巷道底鼓成因及其防治对策

针对陶二矿深部巷道底鼓问题,基于巷道围岩变形破坏机理,通过对巷道底鼓影响因素的理论分析,得出围岩性质、水、采深、地质构造和支护形式是导致底鼓的主要因素,提出采用注浆锚杆和注浆锚索分别控制浅部和深部围岩,使底板岩层形成承载梁,提高岩层的黏聚力和内摩擦角,增强底板整体稳定性。并在南采区轨道上山进行了支护试验,结果表明：顶底板移近量小于300 mm,底鼓量约占顶底板移近量的70%,比原支护减小80%;同时,巷道两帮的变形也得到有效的控制。     

挤压流动性底鼓机理及防治措施

为了解决深部回采巷道挤压流动性底鼓问题,将深部回采巷道的挤压流动性底鼓问题简化成两端固支的压杆稳定问题,计算得到了某地质条件下的底鼓临界深度H和最大底鼓量yx=L/2。通过分析说明了深部回采巷道较之浅部底鼓有增大的趋势,同时通过理论分析提出了通过对煤壁、底板注浆和打底板锚杆的方法来控制巷道底鼓。数值模拟结果也显示治理措施效果显著,现场的工程应用也取得了很好的治理效果。     

大采深巷道底板软弱夹层对底鼓影响数值分析

为研究巷道底板围岩中软弱夹层对巷道底鼓的影响,采用理论分析和数值模拟施相结合的方法,依据底板夹层不同分布位置及个数构建了8种模型,对比分析了夹层对巷道底鼓量、底板塑性区、应力分布规律的影响。结果表明:1)随着夹层数量的增加,巷道底鼓量逐渐增大,当底板中存在3层夹层时巷道底鼓量是无夹层时的1.88倍;当存在相同个数夹层时,浅部夹层和深部夹层对底鼓影响较大,中深部夹层次之。2)浅部夹层弱化了底板围岩强度,使底板拉破坏深度增大;中深部及深部夹层吸收了不平衡能量,在其层面下附近围岩中形成一定的原岩区;深部夹层较浅部夹层有减小围岩塑性区的作用。3)随着夹层数量增加、夹层距离巷道底板表面增大,底板围岩中应力集中区范围缩小。4)夹层阻隔了地应力均匀分布,致使深部夹层附近形成一定程度应力集中。结合数值模拟结果可知针对底板含弱夹层巷道,需加固底板以控制底鼓。     

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。     

软弱泥岩巷道底板下向钻孔锚注加固技术研究

针对厚层软弱泥岩巷道底鼓控制难题,结合顺和煤矿西翼轨道大巷工程地质条件,对比分析了巷道帮顶注浆加固原理和底板注浆加固原理,提出了软弱泥岩巷道底板防止钻孔塌孔的下向深孔施工技术,根据等效开挖的概念确定了合理的底板注浆加固深度及锚注孔间排距参数。结果表明:厚层软弱泥岩巷道采用7.5 m长的底板锚索进行下向深孔注浆加固较为合理,注浆孔排距取2.5 m,间距取1.3 m的效果较好。由于底板浅部岩层软弱破碎程度高,下向一次深孔的难度极大且成孔效果差。先对浅部破碎岩层进行浅孔预注浆,滞后一定时间再进行下向深孔注浆,能够有效降低软弱泥岩巷道下向钻孔的施工难度并提高成孔效果。软弱泥岩底板锚注加固技术在顺和煤矿取得成功应用,巷道底鼓问题得到了有效控制。     

底板锚注加固技术治理深部软岩巷道底鼓

深部高应力巷道掘进遇软岩时,顶帮部的支护技术基本能够控制巷道的变形量,然而深部软岩巷道底板变形难以控制,因此巷道底鼓就成为矿井深部软岩巷道变形破坏的主要因素,通过对阳煤集团五矿深部软岩巷道的底鼓机理进行现场观察及分析,提出了底板锚注加固技术,实践证明,该技术能有效治理深部软岩巷道底鼓问题。     

基于爆破卸压的深部构造应力富水软岩巷道底鼓控制技术研究

底鼓是深部高应力软岩巷道常见的底板破坏形式,也是影响矿井安全高效生产的制约因素,更是目前千米深井亟待解决的关键问题。为解决深部高应力软岩巷道底鼓制约煤矿安全高效开采的现场问题,以平煤某矿-950水平回风大巷为工程背景,采用井下试验、物化分析、室内试验相结合的方法,从岩石强度和应力特征视角分析了围岩结构、矿物成分、水理作用、支护强度、原岩应力对巷道底鼓的影响机制,发现了高构造应力和水理作用是影响巷道严重底鼓的主要因素,揭示了该巷道的挤压流动性底鼓和遇水膨胀性底鼓机理。根据深部高应力软岩巷道底鼓机理分析,提出了基于底板爆破卸压的注浆加固底鼓联合控制技术,利用松动爆破技术阻断底板高应力传播路径,改善巷道围岩应力环境,释放底板压力;同时,利用注浆加固技术强化巷道底板围岩的承载力,提高底板抗变形能力。基于上述研究成果,提出爆破卸压+注浆加固的布置方案与参数,并进行了工业试验和底鼓变形监测。现场工业应用监测结果表明：采用底板松动爆破+注浆加固的联合支护方案后,巷道底板围岩处于稳定状态,底板在300 d内最大位移不超过310 mm,巷道底鼓变形量较无支护状态下减少了36.7%～49.0%,巷道底板未...     

联合支护技术防治巷道底鼓的应用实践

以黄陵一号煤矿二盘区辅运巷为例,为解决普通混凝土支护巷道底板容易出现底鼓的问题,采用锚杆+槽钢梁+浅部注浆联合支护技术。联合支护有效预防了底板底鼓,减少了巷道维修工程量和维护成本。     

深部软岩巷道底板失稳变形控制技术

为准确把握深部软岩巷道底板失稳变形控制情况,以超化煤矿31采区泵房底板破坏特征及区域地质构造为基础,对该巷道底鼓变形控制措施进行了研究,通过在底板浅部围岩形成高强可靠的承载结构来控制底板的不均匀隆起,并对后期支护效果进行了观测。结果显示,巷道底板变形得到了有效控制,保障了31采区泵房机电设备的正常安装及运行。     

深井高应力破碎软岩巷道过断层支护技术研究

针对深部软岩破碎巷道遇断层后,巷道围岩变形量增大、易造成顶板垮落、底鼓变形破坏剧烈等问题,对高应力软岩巷道过断层支护机理进行了研究。通过采用数值模拟与现场实践相结合的方法,确定“金属网、U型钢拱支架、喷浆、注浆和锚索”的综合支护方式。应用结果表明,巷道顶底板和两帮的变形量大大减小,有效控制了深部高应力破碎软岩巷道的大变形和底鼓,保证了巷道围岩稳定。     

某矿深井皮带运输巷道底鼓注浆治理

某矿随着开采深度的增加,浅部的支护形式已无法满足深井巷道支护要求。基于FLAC3D数值模拟软件,在原有支护设计的基础上采用两底角注浆工艺,通过观测注浆前后应力变化情况及底板底鼓现象的变化特征,分析了该矿皮带运输巷道注浆前后围岩的垂直应力分布规律、垂直位移分布规律及巷道底板的垂直位移分布规律。研究表明:(1)注浆前巷道底板形成了较明显的底鼓现象,底板两侧的最大应力可达35 MPa,而底板最大应力仅为10 MPa,故而导致了底鼓现象的产生,注浆后,底板两侧的最大应力减少了20 MPa;(2)受注浆影响,围岩垂直位移分布发生了明显变化,尤其是在底板范围内,底板围岩位移由24 cm减少至3 cm;(3)巷道开挖支护后,底板由于受到两侧的挤压,出现了明显的底鼓现象,此时监测点的最大位移可达24 cm,注浆后,位移减少至11cm。上述分析表明,采用注浆工艺治理该矿巷道底鼓具有可行性,可供类似矿山参考。     

高水平应力巷道连续“双壳”治理底臌实验研究

基于深井工程软岩巷道严重底臌这一状况,以河北陶二煤矿扩大区北大巷条件为工程背景,对连续"双壳"如何有效控制深井软岩巷道底臌进行了实验研究。通过现场地应力测量、解算,确定了巷道围岩应力状态,采用自行设计的双向加载试验台,进行深井软岩巷道不同侧压系数时底板围岩变形失稳特征的相似模拟实验,得到底板位移场变化规律及围岩应力分布状态。模拟实验结果表明:底板连续"双壳"加固巷道底臌量较原支护巷道平均减小53%;底板浅孔注浆(浅部壳体)提高岩体承载能力,深孔锚索束注浆(深部壳体)扩大岩体承载范围,浅深壳体共同承载、协同变形有效控制了底板围岩稳定。最后揭示了连续"双壳"治理底臌机理。     

深部巷道底鼓原因及治理技术研究

为了对深部巷道底鼓进行治理,分析了研究区原岩应力,得出了研究区最大主应力方向大致为东向西分布,研究了巷道底鼓原因,主要有最小水平主应力的影响、巷道底板泥岩等软弱层的影响、巷道底板和底角缺少有效支护、相邻巷道掘进的动压影响和围岩蠕变变形。然后采用反底拱+大直径锚索束+深浅孔注浆技术,使巷道底板得到了有效的控制,减少了底板变形。研究为类似工程条件的巷道底鼓的治理提供了技术支持。     

高应力软岩斜巷底鼓机理及全断面注浆技术

为了控制巷道围岩稳定性,提出巷道全断面注浆锚固技术。通过理论研究、数值模拟与工程实践,分析巷道底鼓破坏机理并确定最佳支护方案。研究表明:高应力软岩倾斜巷道底鼓是由于帮部岩层滑移后释放内部弹性势能,造成巷道底板岩层弹、塑性势能大量积聚,采用拱形巷道断面及全断面注浆方式,有效控制了巷道底鼓的持续增长,巷道顶板及两帮围岩大变形也得以全面控制,保证了巷道围岩的稳定性。     

返修巷道全断面注浆加固技术研究

矿井进入深部开采后,"三高"即高地应力、高温以及高渗流对巷道的影响尤为明显,表现出巷道围岩塑性变形区增加,有效承载能力降低以及单一锚网索支护抗变形能力差等特点。为了解决这种问题,提出了采用全断面注浆加固技术提高塑性破坏区岩体承载强度及浅部围岩的稳定性。通过对试验巷道进行工程试验,结果表明:顶底板移近量为86 mm、两帮偏移量为142 mm,分别减少了81.9%、94.3%,底鼓和巷道两帮大变形得到了有效控制。     

巷道底板软弱夹层厚度对底鼓影响的模拟分析

地层中软弱夹层对地下工程的稳定具有重要的影响,为研究巷道底板中软弱夹层在不同应力场环境下对巷道底鼓的影响,通过理论分析、数值模拟方法,分析了不同厚度夹层在不同埋深和不同侧压系数条件下巷道底板变形特征、底板岩层破坏规律及其对底鼓发生的影响。研究结果表明:浅埋深条件下巷道底鼓与夹层厚度、侧压系数呈正相关;中等埋深条件下巷道底鼓与较薄夹层、侧压系数呈正相关,而巷道底鼓量与较厚夹层、侧压系数呈先正相关后负相关;深埋条件下巷道底鼓与夹层厚度、侧压系数呈先正相关后负相关;浅埋深条件下软弱夹层及中等埋深条件下的较薄软弱夹层在巷道底鼓中起到弱化底板岩体的作用,中等埋深条件下较厚软弱夹层及深埋条件下软弱夹层在巷道底鼓中起到吸能和阻隔应力释放的作用;弱化底板岩体条件底鼓控制采用加固的方法,吸能和阻隔应力释放条件底鼓控制采用浅部岩体加固、深部岩体卸压的方法。     

深井强动压作用巷道强化控制技术研究及应用

煤系地层围岩软弱,在高地压作用下开采深部煤层时,由于埋深大使得巷道的围岩变形严重,巷道的顶板及底鼓量均大于浅埋深巷道,导致深部巷道围岩稳定性控制与支护的难度加大,影响顶帮的稳定从而使得整个巷道失去稳定。通过分析巷道变形破坏机理,根据锚杆索支护理论与注浆加固理论制定了“巷道扩刷+顶帮分区耦合强力支护+底角卸压与加固+底板注浆加固、底板锚索束+喷射钢纤维混凝土+顶板与两帮高压注浆加固”的高强度联合支护方案,确定了支护参数,有效解决了深井强动压大变形巷道的支护问题。通过对现场进行监测,巷道变形量明显减小,巷道变形得到了有效控制。为同类条件下的深井强动压巷道的全断面支护问题提供了新的思路和方法。