沙吉海煤矿弱胶结膨胀性软岩巷道大变形控制对策

针对沙吉海煤矿弱胶结膨胀性软岩巷道开挖后出现冒顶、溃帮和底鼓等严重大变形现象,巷道难以维护的问题,采用X-ray衍射、SEM扫描、物理力学试验和吸水软化试验等方法,研究了弱胶结膨胀性软岩特性;结合现场实际对巷道变形破坏机理进行研究。结果表明:围岩的胶结程度差、膨胀性强、支护强度低,在剧烈开挖扰动作用下传统锚杆索支护与围岩变形不协调,不能充分发挥围岩自身承载能力,是弱胶结膨胀性软岩巷道破坏的主要原因。基于此,采用提高围岩自身承载能力、让压吸能、及时封闭、隔水加固的理念和以恒阻大变形为核心的让压吸能支护原理,提出恒阻大变形锚杆+钢筋网+混凝土喷层+恒阻大变形锚索+底角注浆锚管的支护方案,现场监测表明新支护较好地控制了弱胶结膨胀性围岩变形,应用效果良好。     

新安煤矿深部极软岩巷道大变形控制技术

针对新安煤矿深部极软岩巷道变形量大、变形时间长、围岩破碎严重,支护体失效增多,巷道维护十分困难等现象,在充分调研围岩的物化分析实验、软岩巷道变形特征及原因分析的基础上,深入分析了该软岩巷道的IAB,IIABD,IIIBC型复合型变形力学机制,以及将其转化为单一型变形力学机制的过程,优化设计了采用恒阻大变形锚杆的支护技术方案,并在现场成功应用,保证了巷道全断面的稳定。     

沙吉海煤矿软岩巷道支护对策研究

以沙吉海煤矿轨道石门巷道为工程实例,根据工程地质条件及围岩特性,结合软岩工程力学理论及现场观测数据,分析轨道石门的破坏机理,提出恒阻大变形锚网索喷+底角锚杆联合支护的力学控制对策。实践证明,新型支护技术有效地控制了软岩巷道变形破坏,支护效果良好,为类似条件的巷道支护提供了可借鉴的经验,具有推广应用价值。     

软岩特大断面硐室卸压支护技术研究

 为了解决软岩特大断面硐室变形大、围压大、难支护的问题,以沙吉海煤矿仓顶硐室为工程背景,根据其工程地质条件和围岩自身的特点,借助FLAC3D有限差分程序进行了传统支护下的数值计算,结合软岩工程力学理论及室内物化试验结果,深入分析了仓顶硐室的破坏机理,提出了恒阻大变形锚网索+刚柔层+底角锚杆耦合支护的力学控制对策。通过恒阻大变形卸压锚杆+刚柔层支护的双重让抗体系,以适应围岩产生的大变形,卸掉过高的非线性膨胀能,同时支护系统又具有足够的工作阻力,限制围岩产生破坏性变形,进而达到围岩—支护变形协调、保证工程稳定的目的。实践表明,该支护技术有效地控制了软岩特大断面硐室围岩的大变形破坏,取得了良好的支护效果。     

庞庞塔煤矿大倾角煤层巷道联合支护技术研究与应用

大倾角煤层巷道存在顶帮应力环境复杂、巷道非对称变形、底鼓严重等现象。以庞庞塔煤矿5-1081巷为工程背景,提出了主被动联合控制原则,具体包括:高强及时主动支护原则、主被动联合提高强度原则、局部加强协同支护原则,设计了机械式高强恒阻支柱,开发了大倾角煤层巷道主被动联合支护技术。该技术以“高强锚杆（索）+高强恒阻支柱”为核心,通过高强锚杆（索）形成强主动承载结构,联合高强恒阻支柱协调巷道变形,从而实现巷道围岩的稳定控制。技术应用后,监测了巷道变形、锚杆受力、支柱变形等情况,结果证明了庞庞塔煤矿大倾角煤层巷道主被动联合支护技术的优越性和可靠性,为类似条件巷道支护提供了参考,也丰富了巷道围岩控制理论。     

大断面软岩巷道底鼓机理及控制对策研究

针对大断面软岩巷道在开挖支护后所表现出的底鼓现象,对其耦合控制对策进行了数值模拟及工程应用研究。对大断面软岩巷道底鼓变形机理研究表明,大断面软岩巷道底角是支护的关键部位;巷道是一个有机整体,单一的支护效果并不明显,必须进行全断面支护。基于上述研究,提出底鼓耦合控制对策,即在锚网索耦合支护的基础上,利用底角注浆锚杆对关键部位进行加强支护,从而达到控制巷道底鼓变形的目的。数值模拟与工程应用结果表明,采用底鼓耦合支护形式,可以有效地控制围岩底鼓变形,巷道围岩稳定性大大提高。研究结果对于大断面软岩巷道底鼓控制具有一定的指导意义。     

塔山矿软岩底板巷道底鼓控制技术研究

针对国投塔山矿10205工作面底板底鼓变形迅速(掘进后45 d达到270 mm),严重影响巷道的运料行人和质量标准化,通过对引起底鼓因素分析,并结合FLAC数值模拟和现场矿压监测,对软岩巷道全断面锚杆支护方案进行了论证研究;结果表明:全断面锚杆支护能减小围岩塑性区范围,有效控制巷道底鼓变形,保证巷道安全生产和质量标准化。     

深井软岩巷道围岩变形数值模拟及支护优化

在淮南某矿-960m北翼C13底板轨道大巷围岩的力学性质参数的实验测试值以及现场围岩变形观测结果的基础上,运用Flac3D软件进行模拟计算,分析了该深井软岩巷道围岩的变形特性。模拟和监测表明:两帮收缩和底臌是深井软岩巷道围岩的主要变形,其中巷道底板的有效控制是保证巷道围岩稳定的关键。提出了以改进初次支护强度和增大底角锚杆角度、增加锚杆密度并配合全断面注浆为主要技术特点的支护方案。现场实践结果表明,该支护方案较适用于深井软岩巷道。     

清水矿深部软岩巷道破坏机理及恒阻大变形控制对策

随着开采深度的增大,深部巷道在复杂高应力场的作用下,表现出严重底鼓和顶板下沉等软岩大变形破坏现象,沈北矿区清水矿深部软岩巷道变形破坏尤其严重。本文通过对地层岩性和地应力场分布规律等的研究,得出了传统支护条件下深部软岩巷道产生大变形破坏的原因和机理,提出了通过恒阻伸长吸收变形能、控制围岩变形为核心,以恒阻大变形锚杆耦合支护为主体的深部软岩控制对策,现场应用效果良好,为深部软岩大变形巷道支护提供了新的方法。     

破碎软岩巷道最佳支护方案优选与应用

针对某矿1135运输石门破碎软岩巷道变形量大的实际情况,采用FLAC数值模拟软件对帮顶锚杆支护(方案Ⅰ)、帮顶锚杆+全断面注浆支护(方案Ⅱ)以及全断面锚杆支护+注浆(方案Ⅲ)等3种支护方案进行了数值模拟分析,认为方案Ⅲ效果最佳。现场实践表明:经全断面锚杆支护+注浆支护后的巷道顶板变形量、底板变形量及两帮变形量都得到了有效控制,对于类似矿山支护设计有一定的借鉴价值。     

回采巷道变形破坏机理分析及支护技术探讨

针对常村煤矿11221工作面进风顺槽巷道围岩出现大范围变形破坏,制约其安全高效生产问题,根据围岩变形破坏特征及现场观测分析结果,结合巷道恒阻让压耦合支护机理,设计"锚索+恒阻大变形锚杆+钢带梁+底部注浆锚杆"的巷道返修支护方案.通过实践效果分析表明,巷道返修后顶板下沉量为110 mm,底臌量280 mm,两帮变形量为2...     

深部软岩巷道围岩支护技术研究

为有效解决深部软岩巷道围岩控制问题,针对信湖煤矿回风石门埋深大、应力高、围岩强度低的特点,在分析了信湖煤矿回风石门的围岩赋存条件、变形破坏特征以及原有支护方案已难以维持现掘巷道稳定的条件下,通过理论计算得到信湖煤矿回风石门围岩塑性区范围,从而提出了控制巷道围岩的基本理念：采用小承载体控制围岩破碎区的扩大,采用大承载体限制围岩塑性区的发展,2个承载结构共同维持巷道稳定,进而提出采用“混凝土喷射+注浆锚杆/锚索+普通锚杆/锚索”联合支护方案对新掘巷道进行支护,并结合FLAC^3D数值模拟及现场工业性试验对“混凝土喷射+注浆锚杆/锚索+普通锚杆/锚索”联合支护方案的合理性及可靠性进行验证。结果表明：信湖煤矿回风石门新掘巷道经“混凝土喷射+注浆锚杆/锚索+普通锚杆/锚索”联合支护方案支护后围岩表面变形趋于平稳,巷道顶板最大下沉量仅为36 mm,两帮移近量为67 mm,支护体与巷道围岩形成了稳定的复合承载结构,联合支护方案能够保持巷道的长期稳定,该联合支护方案可为其他类似深部软岩巷道支护提供一定参考。     

恒阻大变形锚杆(索)让压吸能模型及支护设计

针对我国煤矿深部软岩巷道高地压、水理、围岩软弱、结构裂化等综合作用引起的巷道大变形问题,基于能量平衡理论,提出恒阻大变形(以下简称恒阻)锚杆(索)让压吸能支护理论与设计方法。根据试验力学特性曲线,采用能量分析法,将恒阻锚杆(索)荷载—位移曲线划分为弹性阶段、恒阻让压阶段,建立了围岩能量平衡方程、恒阻锚杆(索)两阶段的吸能方程,以及围岩—恒阻锚杆(索)共同作用下的能量关系式,并依据组合拱理论给出了恒阻锚杆(索)支护参数设计的理论公式。研究结果表明:恒阻锚杆(索)恒阻器变形量与围岩变形量之间关系呈二次抛物线规律分布,恒阻锚杆(索)恒阻器变形,能够有效吸收软岩围岩变形能,减小围岩最终变形量。工程算例分析显示,恒阻锚杆(索)支护时,恒阻器77.6mm让压变形量,可吸收79%的围岩能量,降低88.9%的围岩变形量。     

深部软岩大断面巷道大变形控制技术研究

深部软岩大断面巷道的变形控制一直是煤矿开采中的一个难题。为解决深部软岩大断面巷道大变形的问题,以神木大柳塔东川矿业南一石门为工程实例,通过现场监测及声波试验研究了巷道的变形破坏特点和破坏范围。基于原支护方案及分析成果,提出了“锚杆+注浆锚索+钢筋网+喷射混凝土+注浆管”的优化支护方案,数值模拟得出,采用优化支护方案相比原支护方案围岩塑性区破坏范围减小了约65%,验证了该方案的可行性。同时在新掘巷道进行了现场试验,巷道顶底板最大移近量为122 mm,两帮最大收敛量为115 mm,双孔声波法测试结果可得注浆浆液有效填充了巷道围岩裂缝,提高巷道围岩强度,实现了对巷道的稳定性控制,取得了良好的支护效果。     

恒阻大变形锚杆软岩支护巷道中的应用

平凉新安煤业有限责任公司新安煤矿由于地质条件复杂,构造应力大,大部分巷道工程均出现了严重变形破坏的现象,严重影响矿井的安全生产.基于巷道变形破坏特点及原因,提出了恒阻大变形锚杆+φ6 mm压焊平网+反底拱钢砼+喷射C20混凝土支护的方案,进行了合理支护技术参数的确定,从而基本上控制了巷道变形,并满足了矿井安全生产的需要.通过对试验巷道的监测,该支护方案能有效控制围岩变形,实现了支护体与围岩的耦合,能有效控制围岩稳定性.     

深部极软岩煤巷长距离综掘技术研究

针对新安矿区深部极软岩煤巷底鼓、巷道全断面内缩、锚杆(索)拉断、反复修护等现象较为严重的现状,分析了回采巷道破坏特征及原因,提出了采取三心拱拱形断面、拱顶全锚索、两帮"锚杆+锚索"联合支护、综合机械化掘进、增设联络巷等综合措施,施工实践表明基本控制了深部极软岩煤巷围岩变形,为复杂地质条件下煤巷长距离掘进提供了一定的借鉴意义。     

恒阻吸能锚杆力学特性与工程应用

地下工程面临大量高应力、极软岩等复杂条件,导致围岩应力集中、能量积聚,易发生围岩大变形。高强度、高预紧力、高延伸率以及高吸能特性的锚杆支护是大变形围岩的有效支护方式。传统锚杆支护存在强度低、延伸率不足等问题,支护体系易发生破断。基于此,自主研发了具有高强、高延伸率特性、可施加高预紧力的恒阻吸能锚杆,开展了新型锚杆、普通锚杆与恒阻大变形锚杆的静力拉伸与动力冲击对比试验。结果表明,在静力学性能方面,新型锚杆的屈服强度和破断强度分别为普通锚杆的2.06和1.62倍以上,具有高强、恒阻的力学特性。新型锚杆的最大力延伸率和断后延伸率分别是普通锚杆的1.52和1.26倍以上,单位长度吸收的能量是普通锚杆的3.05倍,具有高延伸率、高吸能特性。在动力学性能方面,新型锚杆的单次冲击平均位移量相比普通锚杆降低了47.0%,延伸率是普通锚杆的1.53倍,单位长度吸收的能量是普通锚杆的2.77倍,表明新型恒阻吸能锚杆具有良好的抗冲击能力和整体变形能力。恒阻吸能锚杆具有高强、高延伸率、高吸能特性,提出了恒阻吸能锚杆支护思路,并将新型锚杆在大断面隧道和深部高应力矿井现场进行了应用,现场监测结果表明,采用恒阻吸能...     

新疆伊北矿区软岩巷道底臌机理及其控制措施的研究

为解决西部矿区弱胶结软岩巷道底臌速度快、持续时间长、隆起量大等难题,以新疆伊犁四矿+660m水平石门为工程背景,通过围岩变形监测与现场观察,分析总结了软岩巷道的围岩变形特征及底臌机理,提出了锚梁+锚杆+网喷+浇筑混凝土的底臌联合支护技术,现场监测表明该支护技术能够有效控制底臌,具有良好的变形控制效果。     

某矿软岩巷道变形机理及支护效果分析

软岩巷道因变形量较大,普遍存在支护困难的现象。针对软岩巷道支护的研究相对较少的现状,为了解软岩巷道变形机理并确定科学的支护方式,通过对某矿回风石门的岩性进行分析,提出采用恒阻大变形锚杆联合支护的形式进行软岩巷道的支护,并借助有限差分软件FLAC对巷道围岩变形进行了模拟分析。结果表明,在支护后的前80 d巷道围岩变形量不断增加,支护变形量几乎不变,达到了较好的支护效果。     

厚煤层大断面煤层大巷围岩控制试验研究

针对软弱围岩条件下厚煤层大断面煤层大巷大变形、难支护的问题,以枣泉煤矿13采区辅运大巷为研究背景,分析了厚煤层大断面煤层大巷支护对策,给出了大巷围岩控制方案。现场应用表明,巷道两帮移近量最大为244.2 mm,顶板下沉量最大为181.8 mm,底鼓量最大为144.5 mm,巷道变形均在合理范围内;从锚杆、锚索受力监测分析,锚杆、锚索受力最大值分别为99.1、256.6 kN,说明锚杆、锚索充分发挥支护作用,且均未达到支护体的屈服强度。监测结果充分表明,"锚固承载结构+应力释放空间+高强钢棚支护"的多级支护方法较好的控制了厚煤层大断面煤层大巷的有害变形,保证了巷道的安全稳定。