大变形巷道支护技术研究

 为了解决大变形巷道的支护技术难题,根据煤巷锚杆支护理论,对大变形巷道采用锚网索补强支护技术。在总结大变形巷道变形特征的基础上,提出了大变形巷道的防治原则。以南桥煤矿16504巷道实验工程为实例,利用FLAC软件对支护设计方案进行了模拟验证。监测数据表明支护方案解决该巷道大变形的支护难题。     

基于激光巷道断面检测仪的巷道非对称大变形特征分析

不同时期巷道全断面尺寸检测能够揭示巷道围岩变形特征及演化规律,为巷道支护设计和围岩控制提供依据。但对于非对称大变形巷道,传统的人工测量方法难以准确表征巷道变形特征。以某矿141511回风巷为工程背景,采用YJDM3.6矿用激光巷道断面检测仪对回采阶段不同位置断面进行了检测。结果表明:回采过程中,3 m宽窄煤柱沿空掘巷段和25 m宽大煤柱掘进段巷道断面均呈现非对称大变形特征,断面收缩率达65%~69%;随着回采工作面的推进,离工作面越近,141511回风巷非对称大变形趋势越发明显,且窄煤柱帮变形量明显大于实体煤帮变形量,巷道围岩控制应重视窄煤柱帮支护;YJDM3.6矿用激光巷道断面检测仪对非对称大变形巷道变形量快速检测及特征分析具有良好的适应性。     

大倾角煤层巷道变形机理与支护控制研究

针对大倾角煤层巷道围岩难以控制的现状,结合菏泽某矿区的巷道地质资料,采用FLAC软件对大倾角煤层巷道围岩应力分布和变形破坏进行研究。结果表明:与近水平煤层巷道相比,大倾角煤层巷道开挖后巷道变形表现为非对称性;对大倾角煤层巷道应加强低帮中部、高帮煤岩交界处的支护强度和重视靠近低帮侧的顶底板支护。在此基础上,设计了巷道支护控制方案,有效地控制了大倾角煤层巷道的变形破坏问题。     

大倾角煤层回采巷道相似模拟研究

根据相似理论及巷道围岩所处的地质条件,建立大倾角煤层回采巷道的相似材料模拟,对大倾角回采巷道采用锚网支护进行了相似模拟研究,通过测量巷道围岩应力分布及位移变形量,得出大倾角回采巷道的变形规律及破坏特征,并在试验的基础上对围岩的变形原因进行探讨。     

大变形锚杆索协调防冲支护的理论研究

在强冲击大变形巷道支护中,锚杆、锚索是否联合协调防冲支护,不仅关系巷道在施工期间的安全,还直接影响巷道支护的长期安全性。结合锚杆、锚索联合对强冲击大变形巷道进行支护时容易普遍出现锚杆、锚索破断的问题,介绍了适合于强冲击大变形巷道支护的大变形锚杆(索)的主要结构特点及其让压性能,并对锚杆、锚索协调防冲原理和设计准则进行了研究分析。在此基础上,通过对大变形锚杆(索)的实验研究,给出了不同冲击条件下大变形锚杆(索)实验设计方法。研究结果对今后强冲击大变形巷道的支护设计施工有一定的参考价值。     

薛虎沟煤业2-106A运巷厚层坚硬顶板应力弱化技术研究

为解决薛虎沟煤业2-106A工作面运输巷围岩变形量大的问题,通过对巷道围岩的变形特征及变形原因进行分析,得出巷道变形量大的两个主要原因为坚硬顶板动压破坏及巷道埋深大;提出采用水力致裂技术对巷道坚硬顶板进行弱化处理,在不增加支护强度的前提下减小围岩压力。结果表明:水力压裂技术对巷道坚硬顶板进行水力压裂处理后,回采巷道的围岩变形量明显减小,提高了回采巷道的稳定性。     

大倾角煤层巷道变形破坏机理与支护对策研究

基于大倾角煤层巷道围岩破坏特征现场探测信息,建立了不同岩层倾角下巷道围岩变形破坏的数值计算模型,研究了大倾角煤层巷道围岩非对称变形破坏机制,得出围岩变形破坏的关键部位.在此基础上,提出大倾角煤层巷道围岩关键部位非对称耦合支护对策.结果表明:随着岩层倾角增加,巷道围岩变形破坏表现出明显的非对称性,通过对围岩变形破坏的关键...     

深井采动巷道围岩流变和结构失稳大变形理论

与浅部相比,深部巷道特别是千米深井采动巷道,地应力高、采动影响强烈,导致巷道围岩变形大、持续时间长、破坏严重,目前的理论不能科学解释深井采动巷道的围岩劣化、大变形与破坏机理。深部开采条件下的巷道围岩大变形破坏理论已经成为煤炭深部开采面临的重大课题之一。为此,采用现场调研与试验、实验室实验、数值模拟和理论分析等方法,从应力强度比出发,并考虑偏应力和梯度应力,提出了采动系数的概念;从力学本质和工程应用的角度明确了巷道强采动和大变形的概念,探讨了其科学内涵,并初步提出确定了强采动和大变形的量化的评价方法;在此基础上,基于深井强采动巷道围岩所处应力环境及其大变形特征,初步提出了深部采动巷道围岩流变和结构失稳大变形理论框架。其核心思想是巷道围岩结构运动、围岩劣化、梯度应力和偏应力诱导围岩裂隙扩展、软岩流变与结构性流变大变形、破裂岩体长时扩容;基本问题包括深井采动巷道围岩应力路径、考虑应力路径的偏应力和梯度应力对巷道围岩的作用机理、巷道围岩锚固承载结构流变大变形、巷道围岩结构失稳大变形等。偏应力和梯度应力导致巷道浅部围岩张拉劈裂扩容和承载区围岩剪切滑动,且承载区围岩剪切滑动对浅部张拉劈裂围岩产生向巷道内的推力,扩容与推力导致浅部锚固体出现结构体滑移流变和整体性的挤入。由传统的软岩流变上升至软岩流变与锚固体结构性流变大变形。巷道围岩结构失稳大变形包括上覆岩层大结构失稳导致的整体移动大变形和松动圈内破裂岩体运动失稳大变形。提出的深部采动巷道围岩流变和结构失稳大变形理论从深部环境、深部岩体及强烈施工扰动相互作用出发,揭示深部巷道围岩应力场时空演变规律和大变形与破坏机理。     

大断面矩形煤巷围岩的变形特征

针对巷道断面面积增大带来的巷道围岩变形严重、支护难度增大等问题,有必要深入研究大断面巷道围岩变形破坏机理。通过建立数值模拟模型,分析大断面矩形巷道围岩变形机理,得出不同巷道断面条件下围岩的位移变化规律以及塑性区分布规律,以及当矩形巷道宽和高发生变化时对围岩变形的影响规律,为选择大断面矩形巷道支护技术和支护方案提供科学依据。     

深部巷道围岩蠕变对支护应力场影响的定性分析

当煤矿开采进入到深部以后,在深部高地应力环境里,由于煤岩体的蠕变性质引起的巷道围岩变形越来越大,巷道在服务期间将受到长期蠕变的影响。通过考虑时间因素分析深部巷道的变形特点,得出深部巷道的大变形可由两部分组成,其一是巷道在开挖瞬时产生的大变形,其二是巷道在后期的蠕变大变形。深部高地应力是产生上述大变形的主要原因,深部锚杆支护系统设计与实施必须对这两种变形均进行考虑才能有效控制深部巷道的大变形。通过数值模拟分析巷道开挖初期和之后的支护应力场的变化情况,支护应力场在蠕变第1阶段略有增强,在蠕变第2阶段和第3阶段随蠕变的发展持续减弱,得出锚固体在围岩中形成的支护应力场的减弱是深部大变形得不到控制的一个关键原因。     

大采高煤层回采对邻近巷道变形及控制研究

针对陕西红柳林煤矿巷道受相邻大采高煤层开采影响而产生的巷道失稳、变形严重,原支护体系失效的情况。采用FLAC3D数值模拟软件,分析了巷道在大采高煤层回采过程中的应力分布特征及变形规律。结果表明,受大采高煤层采掘扰动影响,巷道采空区侧发生剧烈变形,变形量超实体煤侧变形量的47.5%;顶板总变形量由初始的48.2 mm增加到377.1 mm。提出了在煤层开采时,提前对相邻巷道采空区侧及靠近采空区侧顶板加强支护,避免巷道变形过大,造成损失。     

深井沿空掘巷围岩变形破坏特征及控制技术研究

针对深井高应力软岩巷道变形量大、变形持续时间长、巷道难支护等问题,以口孜东矿沿空巷道为工程背景,通过现场调研、地应力测试、矿物成分分析及巷道围岩力学性能测试等手段,揭示高地压、强扰动是巷道产生大变形破坏的主要动力源,低抗载性围岩破裂加剧了巷道围岩的结构风化和强度劣化,加剧了巷道扩容变形,构成巷道产生大变形的主要内因;巷...     

大倾角煤层巷道破坏机理及控制技术研究

针对大倾角煤层巷道围岩难以控制的现状,分析了大倾角煤层巷道破坏的机理及破坏特征。利用FLAC软件分析了煤层倾角对巷道围岩应力分布、巷道变形的影响。结合某矿大倾角煤层巷道变形严重、返修率高的现状,设计了巷道支护控制方案,有效地解决了大倾角煤层巷道破坏严重的问题。     

基于给定变形的深部巷道围岩控制技术研究

巷道围岩大变形、大范围失稳破坏是深部煤炭资源开采中面临的重大难题之一。本文分析了支护对深部高应力巷道围岩变形的作用,提出了支护结构本身应能够满足围岩大变形的协调支护原则。研究结果表明:现有支护技术所能提供的支护阻力对深部高应力巷道围岩连续变形影响十分有限,这类巷道围岩变形量中相当一部分属于"给定变形"。因此,可在巷道掘进时预留一定量的变形空间,并采用能适应巷道围岩大变形的支护结构进行及时支护,以维持围岩的完整性,消除冒顶、片帮等安全隐患。现场试验结果表明,605轨道巷掘进时考虑预留变形并采用"锚杆+自动让压桁架锚索"为主体,锚索加固为辅助的综合控制技术较好地控制了巷道围岩的稳定性,保障了巷道服务期间的安全使用。     

大断面泥岩巷道支护设计优化及应用

402104工作面运输顺槽属于大断面巷道,巷道围岩大部分为泥岩,岩性差,原支护设计下掘进过程和回采期间巷道围岩变形量大。本文针对402104工作面运输顺槽围岩具体的工程地质情况,对大断面泥岩巷道围岩变形破坏情况分析,对原支护参数进行了优化。监测结果表明新支护参数下的巷道围岩变形得到了有效控制。     

大倾角煤层巷道围岩变形破坏机理及支护研究

大倾角煤层巷道支护通常采用单一支护体系,围岩变形破坏极为严重,为寻找出适合大倾角煤层巷道稳定的支护体系,对大倾角巷道围岩变形破坏特征进行了深入地分析。以代池坝煤矿3963运输平巷作为研究对象,借助点荷载试验、松动圈测试和数值模拟软件,对该巷道围岩力学性质、松动范围、应力分布及变形情况进行研究,得出大倾角煤层巷道围岩变形破坏机理,且工程应用取得了较好的效果,为控制大倾角煤层巷道稳定性提供了科学依据。     

大倾角煤层巷道围岩变形破坏机理及支护研究

大倾角煤层巷道支护通常采用单一支护体系,围岩变形破坏极为严重。为寻找出适合大倾角煤层巷道稳定的支护体系,对大倾角巷道围岩变形破坏特征进行了分析。以代池坝煤矿3963运输平巷为例,结合点荷载试验、松动圈测试并采用数值模拟软件,对该巷道围岩力学性质、松动范围、应力分布及变形情况进行研究,得出大倾角煤层巷道围岩变形破坏机理,且工程应用取得了较好的效果,为控制大倾角煤层巷道稳定性提供了科学依据。     

软岩大变形巷道卸压与可控大变形支架支护技术

以甘肃省新安煤矿软岩巷道为例,针对其巷道周边围岩大变形、巷道表层支护体失效、来压快、初期变形量大、持续变形时间长、围岩易风化、接触空气潮解强度急剧降低等软岩巷道破坏特征以及软岩巷道支护的难点,探索了在软岩巷道周边开挖卸压槽,主动预留围岩变形空间,缓解应力影响的支护方法,并设计出与之相适应的可控大变形让压拱形支架,以期为有效支护大变形软岩巷道提供参考.     

古书院矿软弱煤岩失控巷道综合加固技术研究

为解决古书院矿软弱煤岩巷道在动压影响下顶板断裂、底鼓等大变形失控问题,在地质调查的基础上对围岩变形破坏机理进行了分析,提出了注浆加固联合锚杆锚索的联合支护方案,同时进行了锚索受力、巷道围岩变形监测。工程试验结果表明,在对该破碎软弱巷道进行注浆加固-锚杆索联合支护后,提高了巷道围岩的整体性,锚索受力趋于稳定,巷道围岩变形量较小,巷道大变形得到控制,保证了巷道的安全性。     

深部高地应力巷道围岩支护技术分析

对某矿西盘区底板深部高地应力巷道表面位移进行监测,监测结果表明,巷道围岩出现非线性大变形、锚索破断及支架扭曲变形等现象。利用FLAC~(3D)对巷道围岩进行数值模拟,得出高地应力巷道围岩变形属于给定变形,巷道支护体不仅要提供足够的支护强度,还必须适应高地应力巷道大变形。据此提出可接长锚杆协调支护技术,使稳定后顶板下沉量和两帮相对移近量在可控区间,得到预期的支护效果。