基于预应力锚和自应力注的破碎围岩锚注加固应用研究

针对高应力巷道围岩锚注中注浆锚杆锚固力低和水泥基注浆材料自收缩造成控制效果不佳的问题,提出基于预应力锚和自应力注的破碎围岩锚注加固方法.以平煤十矿变电所巷道为工程背景,基于原支护方式失稳机理分析,探究裂隙岩体自应力浆液加固原理,研发新型高强预应力注浆锚杆系统,形成基于预应力锚和自应力注的破碎围岩锚注支护方案.通过浆岩界面SEM扫描、围岩钻孔窥视、锚杆索受力和围岩变形监测等方法综合评价该新型预应力锚注的工程应用效果.结果表明:通过高强预应力注浆锚杆的轴向约束应力与自应力浆液的膨胀应力使加固围岩处于准三维受力状态,实现了破碎围岩的强化与损伤修复;新型高强预应力注浆锚杆具有预应力大、预应力施加标准、锚固力高、杆体强度高等优点,能够对围岩提供高轴向约束;新型锚注加固后,注浆浆脉充填围岩裂隙,浆液结石体与岩体结合致密;注浆锚杆索受力稳定,巷道表面围岩最大位移为83 mm,说明通过新型预应力锚注加固方案实现了变电所巷道围岩稳定性控制.     

破碎围岩锚注扩散加固机制研究与应用

随着煤炭开采深度的增加,高地应力、复杂地质构造和巷道围岩松散破碎现象逐渐增加,锚注作为该类巷道治理中常采用的支护手段,在该类巷道治理中取得良好的控制效果,而锚注浆液的扩散及加固规律作为锚注研究的重要依据,相关研究目前还比较缺乏。本文以巨野矿区千米深井赵楼煤矿为工程背景,通过现场注浆前后普通锚杆拉拔力试验,定义锚注有效加固区,得到锚注有效加固区的陀螺形分布规律。在此基础上,开展不同注浆锚杆布设条件下的数值模拟试验,分析注浆锚杆长度和间排距对锚注加固效果的影响规律,提出基于现场锚注扩散试验和数值模拟研究的锚注支护设计方法,并在赵楼煤矿5302轨道巷破碎围岩锚注支护设计中进行应用,有效控制了围岩变形。     

沿空大断面巷道预应力锚注支护技术应用

针对沿空大断面巷道掘进期间围岩变形控制难题,以王家岭矿东翼胶带大巷为工程实例,应用预应力锚注裂隙岩体加固原理,采用预应力注浆锚杆与自应力注浆联合支护方式,选用快硬早强高流态微纳米硅质复合注浆料,改善煤岩体的整体性和约束应力状态,浆液的黏结作用使锚杆变为全长锚固状态,使锚杆、浆液结石体、围岩三者形成完整的整体,提高围岩抗剪强度、破碎煤岩体应力状态和煤岩体自有强度,支护7 d后围岩变形速度明显降低,顶底板、两帮最大移近量分别为179 mm、294 mm,比支护设计优化前分别少移近198 mm、386 mm。     

组合锚注支护在深部大断面巷道围岩控制的应用

深部大断面巷道围岩严重变形影响煤矿回采效率,主要原因为埋深变大,围岩应力过大,导致支护传统支护措施无法满足要求。针对以上问题,拟采用组合锚注技术进行支护,阐述了两种中空注浆锚杆施工工艺,采用数值模拟方法分析了传统端部锚固和中空注浆锚杆锚固措施下巷道围岩应力、应变情况,对现场组合支护措施实施后情况进行了效果考察,得到以下结论：(1)组合锚注技术中端锚式中空注浆锚杆锚固大于涨壳式中空注浆锚杆锚固极限拉拔应力,前者是后者极限拉拔应力的1.5倍;(2)数值运算分析,深部采用传统端部锚杆锚固技术顶板最大位移量为140 mm,顶板破损严重;中空注浆锚杆锚固顶板最大位移量60 mm;中空注浆锚杆锚固技术支护效果更佳;(3)通过对比传统支护措施和组合锚注支护措施分析,传统锚固支护区域深部最大位移量420 mm,中空注浆锚固区域深部最大位移量120 mm,中空注浆锚固支护效果明显。研究结果表明,组合锚注支护技术有效控制了大断面巷道围岩变形严重问题。     

深井软岩巷道二次锚网索支护技术

为解决超化煤矿深部软岩巷道支护难度大的问题,采用数值模拟、理论分析和现场观测相结合的方法分析了巷道原支护失稳的主要原因,被动支护不能适应深部高应力软岩巷道围岩的变形。在此基础上提出了控制深部软岩巷道围岩变形的高强稳定型二次锚网索支护技术,其中第一次高强预应力锚网支护及时加固巷道围岩,并与围岩共同形成有效承载结构,第二次锚索补强支护提高支护承载结构的稳定性和承载能力。结果表明:采用二次锚网索支护技术巷道顶底板最大移近量为73mm,两帮最大移近量仅为51 mm,顶底板平均移近速率约1.62 mm/d,两帮平均移近速率约1.13mm/d,有效控制了深井软岩巷道变形。     

大跨度切眼巷道锚网复合支护技术研究与应用

大跨度巷道围岩支护是当今巷道支护的一大难题。为解决大跨度巷道围岩控制困难的问题,以布尔台煤矿42202切眼为研究对象,通过理论计算、数值模拟和现场观测对42202切眼的支护参数进行了分析计算,选取的最佳支护参数为:顶板锚杆间排距为1 000 mm×1 000 mm、锚索间排距1 800 mm×2 000 mm、副帮锚杆间排距850 mm×1 000 mm、正帮锚杆间排距850mm×1 000 mm,当遇构造带时采用补强支护方式,形成了最终支护方案。支护后,巷道最大两帮移近量和最大顶板下沉量分别为37 mm和28 mm,说明该设计支护方案能够满足大跨度切眼巷道围岩的控制要求。     

千米深井中央泵房围岩控制技术研究

为了研究锚注支护在千米深井软岩巷道围岩控制中的应用效果,以安居煤矿中央泵房为研究对象,利用FLAC3D,通过建立锚-网-索-喷支护之后注浆与非注浆加固两种条件下的数值模型,对安居煤矿泵房硐室的锚注支护加固效果进行数值对比分析。现场监测表明:泵房围岩的最大变形量为52.4mm,锚杆的最大受力为186.5kN,围岩最大应力均维持在5 MPa左右,没有出现应力集中现象。锚网索喷让压+锚注联合支护技术有效地控制了泵房硐室围岩的稳定。     

深井穿断层破碎带软岩巷道围岩控制技术研究

在总结刘庄煤矿穿断层破碎带软岩巷道围岩破坏特征的基础上,分析了巷道围岩破坏原因,并结合该矿东一轨道大巷施工难点,提出了巷道围岩分步耦合支护技术方案,包括预留巷道围岩变形量、初次锚网索喷耦合支护、滞后围岩注浆加固及帮角和底板锚注加固。现场工程实践表明,采用分步耦合支护技术,巷道拱顶最大下沉量为38mm,两帮最大水平位移量为122mm,底鼓最大位移量为193mm,有效解决了刘庄煤矿深井软岩巷道穿断层破碎带施工围岩稳定控制难题。     

深井软岩巷道确定二次支护时机的研究

为了对协庄煤矿深井高应力软岩巷道稳定性进行有效控制,对二次支护原理进行了分析,指出二次支护的时机至关重要,并采用数值模拟选取了最佳的二次支护时机.在现场施工中,一次支护采用锚网喷柔性支护,使巷道围岩内高应力得到释放,待巷道两帮移近量达到200 mm时进行二次支护,二次支护采用锚注喷支护,控制巷道进一步变形,维护其稳定性.巷道矿压观测的结果表明,二次支护技术收到了很好的支护效果,解决了高应力软岩巷道支护问题.     

深井不稳定围岩锚网注喷一体化支护及机理分析

为了解决深井不稳定围岩的支护难题,采用了锚网注喷一体化支护技术,优化了两种锚杆支护工艺,探讨了挂网及喷浆对锚注支护的辅助作用,以及注浆对加固塑性区的积极影响。通过微震探测松动圈和变形量观测,得出了最佳注浆时机为围岩变形量达到30 mm;通过对不同喷层厚度下的混凝土裂缝统计及成本概算,确定了合理的喷层厚度为100 mm。一体化支护技术实施以来,围岩移近量控制在40 mm以内,围岩变形得到了有效的控制。