置孔释压支护模型在高应力软岩巷道中应用研究

通过对高应力软岩巷道破坏机理进行分析,建立了置孔释压支护模型(围岩-置孔释压材料-金属支架),分析了置孔释压支护原理,提出了高应力软岩巷道置孔释压支护技术;并利用RFPA软件,对矩形巷道支护前后巷道围岩破坏演化过程进行了模拟。结果表明:无支护时巷道是以两帮压裂为主的整体破坏;采用钢棚支护后,帮与底的破坏诱发顶板大范围离层、冒落,钢棚被压垮;采用置孔释压支护后,围岩应力通过释压材料压缩得以释放,巷道表面无明显变形,支架完整。研究表明置孔释压支护能够降低围岩应力,提高巷道稳定性,为高应力软岩巷道安全支护提供了一种新技术。     

置孔释压材料在主应力巷道中的适应性研究

通过对高应力软岩巷道破坏特征及原因的分析,建立了置孔释压支护模型,并对置孔释压的支护原理进行了力学和能量学的分析,提出了2种不同的置孔释压支护方式,同时利用FLAC~(3D)软件分析其支护效果。结果表明:当只有金属支架时,巷道底角的应力集中诱发底板及巷道两帮大面积的破坏,导致顶板垮落;当置孔释压材料置于金属支架底角时,一部分围岩应力通过金属支架的传递由释压材料释放,一定程度上缓解了巷道底板及两帮的破坏,但是支护效果有限;当置孔释压材料置于金属支架周围时,大部分围岩应力由材料的压缩变形所释放,围岩没有出现明显的破坏,底鼓程度也较轻,支护效果良好。最后,通过工业性实验,验证了置孔释压材料置于金属支架与围岩之间时,能有效维护巷道围岩的稳定性。     

深部高应力软岩巷道置孔释压材料孔数合理性研究

针对深部高应力巷道大变形支护难题,为充分减少对围岩扰动,改善支护效果,减少巷道返修次数,以北京长沟裕矿-500 m水平底板巷道为研究背景,在综合分析巷道矿压显现规律及巷道变形机理基础上,提出了深部高应力巷道新型置孔释压支护方法;并综合运用理论分析与物理相似模拟实验的方法,对不同孔数条件下,置孔释压材料抗压强度以及连续变形量进行了分析。结果表明:释压材料的置孔数为18孔时,巷道顶底板相对位移量最小,巷道围岩完整程度提高,支架受力合理。     

深部高应力软岩巷道置孔释压材料置孔率合理性研究

针对深部高应力软岩巷道支护难题,为了解决巷道支护强度不够,围岩破碎严重的问题,以麻家梁矿-610 m水平巷道为研究背景,在对深部高应力软岩巷道矿压显现特征分析的基础上,通过建立置孔释压支护模型,对置孔释压支护机理进行能量学分析,据此提出了高应力软岩巷道置孔释压的围岩控制技术;并运用理论分析和物理相似模拟试验的方法,对3种置孔释压材料在不同置孔率条件下的抗压强度以及连续变形量进行了分析,最后结合现场检测数据进行对比判定。研究结果表明:采用置孔率为35%的不饱和聚酯树脂进行支护时,巷道顶底板移近量最小,有效维护了巷道围岩的稳定性。     

高应力软岩巷道破坏特征及最佳支护技术研究

针对深部软岩巷道的支护问题,通过相似模拟和数值模拟对比分析了巷道分别在无支护、锚网索+钢棚支护以及置孔释压支护下的巷道变形情况。研究结果表明：无支护措施时的巷道变形在所受应力达到10 MPa时最大,巷道围岩的破坏状态也最为严重,顶板及两帮围岩的裂缝发生了贯穿,围岩局部甚至出现了坍塌现象;而在锚网索+刚棚支护作用下的巷道围岩抵抗高压的能力得到了明显提升,其在受力达到20 MPa才开始在巷道周围出现压缩破坏现象;而置孔释压支护下巷道围岩的承压能力得到了大大增强,其在所受应力达到30 MPa时依然可以保证巷道围岩表面的完整,不至于出现明显的裂缝和破坏。因此,置孔释压支护在改善高应力软岩巷道变形方面效果更优。     

高应力巷道置孔释压支护材料孔形适应性研究

为了从根本上解决支护体强度有限、支护难度大、围岩扰动破坏严重、工程灾害频发和返修率高等不利现象,通过对北京长沟峪矿-410 m水平东二东15槽底板道矿压显现特征以及巷道围岩破坏机理进行研究,提出了一种能够在高应力软岩巷道中应用的新型置孔释压支护方法,并且通过有限差分软件FLAC~(3D)对不同置孔释压材料孔形进行模拟,对不同孔形的释压效果进行分析,证实了圆形释压孔的合理性。     

置孔释压支护材料孔型排列方式研究

为合理解决深部高应力软岩巷道支护难题,有效控制围岩变形,实现巷道长期稳定,以青云煤矿020202轨道平巷为研究对象,基于巷道能量转换规律验证了置孔释压支护技术对深部高应力软岩巷道的支护可行性,并运用理论分析与物理相似模拟实验手段,对置孔释压材料6种不同孔型排列方式进行了抗压强度及连续变形量比较,筛选出材料最佳孔型排列方...     

深部高应力软岩巷道刚柔耦合支护技术研究

为解决高应力软岩巷道支护难题,以北京长沟裕矿为研究背景,在分析巷道围岩破坏特征的基础上,提出了置孔释压刚柔耦合一次成巷技术,将释压材料放置于大刚度支架背部与柱脚处,形成围岩与支护的耦合作用。利用FLAC~(3D)数值模拟技术,对比分析原支护方案与置孔释压支护方案。研究结果表明:置孔释压支护方案能够有效释放巷道围岩高应力,巷道围岩基本处于弹性状态,围岩整体变形量小,自承能力强。现场实践验证了置孔释压刚柔耦合支护技术的可行性,为高应力软岩巷道支护提供新方法、新思路。     

林南仓矿软岩巷道支护技术研究

随着林南仓矿开采深度的增大,巷道所处应力水平不断增大,巷道矿压显现剧烈,围岩变形严重,尤其是高应力条件下的泥质软岩巷道支护变得越来越困难。通过对林南仓矿高应力下深部软岩巷道破坏机理,巷道围岩矿物成分和主要围岩物理力学性质的分析,提出了采用拱顶锚杆前期临时后期永久支护、金属拱形支架、壁后混凝土充填、墙体补强锚索和注浆锚杆耦合协调支护,对巷道变形进行有效控制。通过FLAC3D数值模拟,确定了林南仓矿深部高应力软岩巷道围岩的变形破坏特征,并验证支护设计的可行性和优化支护参数。通过巷道变形监测,表明新型支护体系有效地控制了深部软岩巷道围岩的大变形和底臌,维持了巷道的长期稳定,取得了良好的技术经济效果。     

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。