高应力软弱夹层顶板大断面巷道三维一体化控制技术研究

为了解决高应力软弱夹层顶板大断面巷道稳定性控制问题,以李村煤矿2302回风巷为工程背景,分析了2302回风巷原支护存在的问题,采用FLAC3D软件,研究了不同支护参数下2302回风巷围岩变形规律,优化了2302回风巷支护参数,提出了三维支护结构+帮顶底一体化控制技术,给出了高应力软弱夹层顶板巷道围岩控制方案。现场应用结果表明:在工作面回采期间,2302回风巷顶板下沉量最大为21.6cm,两帮移近量最大为35.6cm,底鼓量最大为15.7cm,该控制方案较好地解决了高应力软弱夹层顶板巷道稳定性问题。     

深井高应力高突区域回采巷道变形特征及控制

针对首山一矿工作面回风巷掘进过程中围岩强烈变形的难题,综合现场调研、煤岩试验、理论分析及井下试验与实测等方法,对其变形破坏特征和巷道支护难点进行了分析,提出了针对此类巷道围岩控制的关键技术。结果表明,巷道变形速度快、底鼓严重、巷道累计变形量大是首山一矿回风平巷变形的主要特征;采用的高预应力高强锚杆支护系统、锚杆锚索协调支护技术、让抗结合、预留断面技术以及关键部位支护补强技术,有效地控制了巷道围岩的大变形。工业试验结果表明,支护后的巷道两帮变形量基本控制在180 mm以内,巷道顶板下沉量基本控制在170 mm以内,提出的支护技术对深部巷道围岩变形的控制效果良好。     

钻场大断面锚索加强支护效果分析

常村煤矿生产随着向下水平的延伸,工作面瓦斯逐渐增大,掘进过程中必须施工瓦斯钻场进行边掘边抽,由于钻场跨度大,需对顶板进行加强支护。通过采用FLAC~(3D)三维数值模型模拟钻场掘进过程中围岩应力变化规律和围岩位移变形规律,设计了锚索加强支护方案,现场实施及矿压监测表明,巷道顶板下沉量在35～65 mm,巷帮的位移量在55～95 mm,取得了良好的支护效果,保证了钻场大断面顶板安全。     

矩形大断面煤巷围岩空间变形规律

为研究掘进过程中特厚煤层矩形大断面围岩空间变形规律和围岩稳定性问题,以国投塔山煤矿5106巷为背景,通过FLAC3D软件对矿山巷道掘进过程中无支护情况下的煤岩空间变形问题进行了数值模拟。研究结果表明:特厚煤层矩形大断面巷道的围岩变形在掘进开挖之后迅速发生,且主要集中在顶板和两帮处;巷道围岩变形的变形量随着与巷道距离增大而逐渐减小,且扰动范围在3倍巷径之内;针对特厚煤层矩形大断面巷道的围岩变形特点,在掘进过程中,应该及时采取超前支护和后续有效支护措施,减缓围岩变形对围岩整体稳定的扰动。     

沿空巷道支护方式及参数优化研究

针对回采巷道在掘进、回采过程中由于原场应力以及侧向采动应力场的叠加而造成巷道顶板应力集中、支护及维护困难等问题,以古城矿1306工作面回风巷道为工程背景,首先根据松动圈理论对巷道围岩稳固性等级对比现场实测数据进行分级,并结合巷道稳固性分析结果确定了1306运输巷合理的支护方式;其次通过数值模拟探究巷道在采用不同支护参数情况下,掘进以及回采期间应力分布、顶底板以及两帮变形特征,对巷道围岩稳定性进行分析,分析确定了巷道合理的支护参数。结果表明：采用间排距为600 mm锚杆锚索联合支护方式,巷道顶底板变形量较小,且不易在顶板形成应力集中;通过掘进期间巷道变形实测数据进一步验证,证明了支护方式以及支护参数选取的合理性。     

锚杆锚索联合支护技术在薄煤层复合顶板巷道的应用

针对东曲矿8704综采面回风平巷煤岩互层顶板的控制难题,浅析薄煤层复合顶板巷道的支护机理及围岩变形破坏因素,由巷道支护参数确定锚杆、锚索联合支护的技术方案。现场实践表明:巷道顶板下沉变形量显著减小,巷修费用和安全隐患明显降低。     

复合顶板大跨度煤巷围岩稳定性及其控制技术研究

以李村煤矿1302工作面运输巷为基础,采用计算机数值模拟分析复合顶板条件大跨度煤巷围岩稳定性,重点研究巷道跨度增大对围岩稳定性的劣化作用。复合顶板条件大断面煤巷的变形失稳以顶板整体下沉和强烈底臌为主;复合顶板煤巷的跨度对巷道围岩稳定性劣化具有明显促进作用,当巷道跨度大于5 m时,顶板围岩内拉伸破坏深度达到3 m以上,拉伸破坏面积大于5 m2以上;提出了高强度、高预紧力、高稳定性的支护技术核心,为以后类似条件巷道支护设计提供参考。     

深部大断面软岩巷道变形破坏机理及高预应力支护技术

针对兴跃煤矿2#煤层回风大巷围岩变形量大这一问题,基于弹塑性力学及巷道围岩控制理论,采用理论分析及数值计算的方法,对深部大断面软岩巷道的变形破坏机理及高预应力联合支护技术进行了研究,提出采用"锚杆+钢筋梯子梁+钢筋网+锚索"联合支护方案。现场工程实践表明,采用高预应力联合支护技术后,顶板下沉量为48 mm,两帮移近量为86 mm,底鼓量为120 mm,离层量控制在26 mm以内,效果良好,得出高预应力联合支护技术可以较好控制大断面软岩巷道围岩变形及顶板离层,提高巷道整体稳定性。     

大断面巷道锚杆锚索联合支护的数值模拟

为解决大断面回风巷围岩变形量大的问题,采用现场测试、数值模拟的方法开展了支护方案设计,并采用FLAC2D数值模拟对各支护方案的巷道进行受力分析。结果表明:随着支护强度增加,顶板和煤柱侧帮应力区向围岩深部转移,采空区的支承压力对顶板和侧帮影响降低,围岩变形量减小,对比分析各支护方案后,确定了合理的支护方案。井下实践表明,回风平巷围岩大变形得到有效控制。     

大断面岩巷分层掘进工艺技术研究

针对永煤集团陈四楼煤矿十八采区皮带上山下平巷开口位置岩巷大断面在掘进过程中受施工条件、施工技术水平等限制,施工效率低、巷道成型质量差、支护难度大等问题,通过与传统施工工艺对比,确定采用分层掘进工艺技术进行施工,皮带上山下平巷开口岩巷段采用“前探梁+螺母吊环”+液压单体柱+“锚网喷+锚索”联合加强支护方式。实践表明,实施分层掘进技术保证了巷道的安全施工,降低了设备安装的频次,提高了巷道挖掘效率。通过联合加强支护,顶板最大移近量为16 mm,两帮移近量为10 mm。掘进13 d后,巷道稳定性得以提高,能有效地抑制围岩变形。