高应力软岩层巷道空帮让压复合支护研究

针对耿村煤矿12180工作面高应力软煤层巷道支护现状及围岩特点,分析了高应力软岩巷道支护原则.经过实践,采用空帮让压技术控制高应力软岩动压巷道,使巷道形成了"围岩-支护结构" 的共同作用体,巷道的安全性和支护状况得到显著改善,同时降低了巷道的维护费用,取得了良好的工程效果和经济效益.     

基于松动圈现场测试的非对称变形巷道支护技术研究

针对山西省吉宁煤矿2103高应力综采沿空巷道帮部非对称变形、顶板下沉严重等矿压显现突出及围岩体破碎的问题,以巷道围岩松散破碎的超声波探测为依据,在原有支护形式的基础上进行了支护形式及参数优化.其中,临空侧采用高强蛇形让压锚杆配合锚索,实体煤侧采用玻璃钢锚杆,顶板采用锚网索配合JW型护表钢带的联合支护形式.巷道锚杆受力、...     

深部高应力巷道卸压控制及支护技术研究

通过理论推导、数值模拟、现场试验等方法,研究了深部冲击高应力巷道卸压及支护问题,卸压钻孔应力分布规律和高应力巷道卸压控制区域的解析结果表明,破碎软化区半径主要受卸压钻孔半径、高地应力等影响,卸压钻孔周围煤岩体的破碎软化起到弱化高应力、转移高应力的作用,有利于保持巷道稳定.通过数值模拟研究并考虑钻孔效率和巷道支护,卸压钻孔直径宜为１１０~１３０ mm.针对高应力巷道提出的“卸压控制＋让压支护”技术与卸压孔保护技术,提高了巷道支护体的完整性,新支护方式现场试验应用后,巷道帮部最大变形为３００mm,顶板最大变形为１７１mm,巷道围岩裂隙范围明显减小,与原支护相比巷道未出现整体失稳现象,有效控制了高应力巷道的变形,维护了高应力巷道煤岩体的稳定性.研究成果为高应力巷道卸压控制和让压支护提供了理论指导.     

新桥煤矿留小煤柱沿空掘巷围岩控制技术

2203胶带巷是新桥矿第1个留小煤柱的沿空巷道,依据新桥矿2203工作面的地质资料及井下实际调研,分析巷道围岩结构及特点,通过理论分析并运用离散元数值计算软件FLAC5.0,分析了不同煤柱宽度下巷道围岩应力分布及位移情况,确定该巷道合理煤柱宽度为5.5 m;结合煤柱宽度,并运用数值模拟分析了不同支护方案下巷道围岩应力分布及位移情况,确定了该巷道最优锚杆支护参数.同时提出了一套强调附件整体支护强度、刚度和高预紧力的沿空掘巷围岩控制技术,巷道采用高强锚杆、长锚索及高刚度的M型钢带加沿空帮桁架联合支护形式,有效控制了巷道在不同时期的变形.通过矿压观测,巷道维护效果良好,实现了预期目标.     

深井大断面沿空掘巷围岩支护技术研究

针对湖西矿深井厚煤层大断面沿空掘巷出现的两帮整体外鼓、底鼓严重等问题,在现场调研、数值模拟的基础上,认为原岩应力高、巷道两帮岩性差、支护结构及参数不合理等是导致巷道变形破坏的主要原因,且小煤柱是整个沿空掘巷保持稳定的关键。据此针对深井厚煤层大断面沿空掘巷围岩结构特点,提出了"高强预应力让压锚杆+补强鸟巢锚索"联合支护方案,经现场监测发现,该支护方案有效地控制了沿空巷道围岩的变形,解决了原支护需多次扩帮、卧底的难题,确保了工作面正常生产。     

深井窄煤柱沿空掘巷非对称支护技术应用研究

陕西高家堡煤矿-1000 m水平沿空巷道在原支护方案下顶板及两帮变形严重,部分锚杆被拉断,且两帮变形呈不对称性,煤柱侧巷帮变形明显大于实体煤侧,导致巷道不能满足生产需求.分析了原支护方案存在的主要问题,提出"高预应力让压锚杆+让压鸟窝锚索+W钢带"的非对称支护方案.采用FLAC3D软件对采取非对称支护方案后的深井沿空巷...     

侧压系数对巷道变形及周边应力分布规律影响

为了确定侧压系数对巷道变形与周边应力分布规律的影响,使用岩体力学、FLAC3D有限差分数值模拟软件对1<λ<3与λ>3下圆形巷道顶板下沉量、底鼓量、左帮位移和右帮位移以及周边应力分布的影响进行了研究.结果表明,当1<λ<3时巷道周边应力为压应力,当λ>3时巷道周边应力既有压应力又有拉应力,且2种情况下周边应力分布基本上都以巷道中心呈对称分布;随着λ的增大巷道的右帮位移、左帮位移、底鼓量都增大,两帮位移比较接近,顶板下沉量随着λ的增大而减小.通过工程实例得到较大侧压下仅考虑顶压作用的传统支护设计不能有效地控制巷道帮部变形及底鼓,可选用能抵抗侧压的支架与加强帮部支护方式来控制巷道变形.     

强动压高水平应力巷道围岩控制技术

为了解决强动压高水平应力巷道支护难题,根据地应力测试、顶板取心探测、岩体原位强度测试并结合FLAC~(3D)数值模拟,研究了巷道在强动压高水平应力作用下的破坏机理,进而应用高预应力强力支护技术进行巷道支护,并进行现场试验和矿压监测。结果表明:强动压高水平应力导致巷道两帮由浅到深逐渐剪切破坏,其承载能力减弱导致顶板失稳;强动压高水平应力加剧顶板剪切错动,造成顶板锚固结构失稳,致使顶板松散破碎;提出"固帮控顶"的围岩控制思路,即采用高强度预应力"锚+梁+网"联合支护方案加固两帮和顶板,与原支护相比,表面位移明显减小,围岩控制取得良好效果。     

高预应力锚杆支护对煤与瓦斯突出控制作用研究

采用FLAC3D和COMSOL Multiphysics多物理场数值模拟软件分别对不同支护条件下高瓦斯煤层掘进巷道周围煤岩体应力场、能量场分布特征和煤层瓦斯流动规律进行研究。研究结果表明：锚杆预应力在巷道断面上形成整体压应力结构,在掘进推进前方,后方支护区域的锚杆预应力形成连续分布的压应力带,使预应力扩散到空顶区。预应力越大扩散范围也越广,对抑制空顶区煤岩破碎、变形有重要作用;高预应力锚杆支护能减少煤岩体内能量集中,但不会产生瓦斯积聚;高预应力锚杆支护能在一定程度上降低煤与瓦斯突出的危险。     

深井沿空切顶巷道围岩协同控制及应力演化规律

为解决深部沿空留巷动压显著﹑难支护的问题,基于切顶沿空留巷技术原理,对深部沿空切顶巷道卸压效果﹑围岩应力演化规律及控制技术进行深入研究。超前顶板切缝切断了采空区顶板向留巷顶板传递应力的路径,避免了采掘应力叠加,消除了工作面端头与回采巷道交叉口的"应力尖角";切缝可使一定范围内工作面支架平均压力和周期压力减小,随着远离切缝,影响逐渐消失;直接顶悬臂梁长度的减小和基本顶有效荷载的降低是导致支架平均压力和周期压力下降的主要原因。根据深部地质力学环境及岩体变形特征,构建"恒阻主动让压控制顶板、柔性可缩让位抗侧压、高阻临时支护抗动压,加大支护长度护煤帮"的深井沿空切顶巷道围岩协同控制体系,并在城郊煤矿21304工作面进行现场试验。结果显示:构建的协同控制体系能有效控制深部岩体变形,取得较好的应用效果。     

让压锚杆与强力锚杆在孤岛综放面的现场试验研究

针对常村煤矿S3-3孤岛工作面所处大埋深、高地应力、破碎顶煤的围岩特点和巷道严重变形、锚杆锚索断裂严重的现状,研究出了高强让压锚杆,并对普通高强锚杆、强力锚杆、让压锚杆支护巷道在现场进行实测.研究表明,高强让压锚杆能够既让压又有高强锚固力,避免了高应力作用下杆体断裂,减少了巷道维护量,有效解决高地应力下巷道支护难题.     

深部破碎巷道应力演化与围岩控制技术数值模拟

为解决某金属矿深部破碎围岩巷道支护的难题,采用FLAC3D对不同支护方案下巷道围岩失稳破坏情况进行了数值模拟.分析了巷道在无支护、锚杆支护、锚喷支护和锚喷+锚索支护等不同条件下围岩的变形规律.结果表明:在不同支护条件下,巷道围岩垂直应力在距离巷道帮部约2 m?5 m处出现了"耳廓型"的压应力集中;巷道围岩水平应力呈现非...     

软弱围岩孤岛工作面沿空掘巷支护技术探讨

孤岛工作面沿空掘巷矿压显现剧烈,支护难度大,尤其是软弱围岩自身强度较低的厚煤层巷道更为显著。分析了孤岛工作面沿空掘巷围岩稳定性特征,基于22121下顺槽掘进工作面的实际条件,选择不同支护方案进行优化分析。结果表明:孤岛工作面沿空掘巷覆岩形成弧形三角块结构,对巷道围岩稳定状态和应力条件起决定因素;通过几种方案比较表明,巷道主体采用U型钢支护,临空侧帮部加强锚杆支护,同时打释放钻孔。研究成果可为类似条件下的巷道支护提供借鉴和指导。     

同忻矿5311回风平巷沿空掘巷让压支护技术研究及应用

小煤柱沿空掘巷受邻近采空区顶板间歇性垮落的影响,其支护系统在承受不同程度的动载作用下将发生严重的变形和破坏。针对同忻矿5311回风巷原支护方案下巷道两帮支护刚度大,让压性能差等问题,通过分析两帮支护系统存在的问题,进行了让压支护结构设计,提出了新的支护方案,增加了沿空掘巷的让压性能。经现场工业性试验表明:新的让压支护系统,在降低支护成本的基础上,支护效果得到显著提升,顶板采用让压支护后与之前巷道顶板变形量相比减少30%,帮部采用让压技术后于之前巷道两帮变形量相比减少25%.巷道围岩得到有效控制。     

晋华宫矿沿空巷道卸压释能耦合让均压支护技术

针对晋华宫煤矿近距离煤层巷道高应力叠加强开采扰动诱发的大变形难支护问题,采用钻屑法及钻孔窥视法对巷道围岩进行现场测试,获得了围岩应力分布及松动圈发育特征;在此基础上提出了卸压释能+耦合让均压支护技术方案,并开展现场工业性试验。结果表明：煤柱帮应力峰值高于实体煤帮;煤柱帮低应力区(卸压区)主要集中在4 m以内,表现出大松动圈特征,高应力区主要集中在6～10 m。钻孔卸压释能方案有效缓解了围岩集中压力,将应力峰值转移至围岩深部,耦合让均压支护结构有效控制了浅部松动圈破碎围岩变形。     

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。     

高应力碎胀围岩支护技术

以霍州矿区曹村矿为工程背景,进行了高强高预应力让压锚杆支护试验,取得了较好的支护效果。结果表明:对于高应力碎胀围岩巷道,采用"高阻-让压支护"的方式是合理的,高强让压锚杆支护适用于高应力碎胀围岩巷道。     

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。     

顾北矿沿空掘巷临空活动段围岩变形控制技术研究

为了分析临空活动段对沿空巷道围岩支护的影响,以顾北矿南一采区1322(1)工作面为工程背景,通过UDEC数值模拟及现场试验,对临空活动段沿空掘巷煤柱的应力分布及围岩稳定控制技术进行了研究,结果表明：临空活动段留设煤柱存在应力集中现象,不同支护工况下可能发生压剪破坏,并且巷道帮部压力大于顶压。现场应用表明锚网索联合槽钢梁加强支护顶板和巷帮的围岩控制技术能有效提高临空活动段沿空巷道围岩稳定性。     

混凝土填充墙支护下沿空留巷稳定性分析

为揭示混凝土填充墙支护下综采沿空回采巷道矿压显现规律,有效控制围岩变形,根据某矿综采面地质与开采条件,应用数值计算方法研究采后留巷的稳定性。数据分析显示:混凝土墙支护下沿空留巷围岩应力随采煤工作面推进呈周期性变化,采后20 m范围的巷道围岩来压较剧烈,是重点支护区域;巷道围岩位移量随采煤工作面的推进而增大,其中巷帮移近量较小,而顶板下沉量较大,表明采用混凝土墙支护沿空留巷有利于巷帮的稳定,但不利于顶板稳定。