深部软岩巷道超长锚杆-锚杆联合支护技术

为了解决深部软岩巷道支护问题,在赵固二矿11030工作面下顺槽这一典型深部软岩巷道进行了围岩变形规律研究和超长锚杆与围岩相互作用机理的分析,得出超长锚杆-锚杆联合支护更能适应巷道围岩的持续变形。在赵固二矿的工业性试验也表明,使用超长锚杆-锚杆联合支护技术后,顶板最大下沉量比原支护方案减少了34.6%,有效地控制了巷道后期的持续变形,使巷道围岩在较短时间内就趋于稳定。     

高应力软岩巷道变形特征及其支护参数设计

为了探讨高应力软岩巷道合理的控制方法,根据吕家坨煤矿深部高应力软岩巷道围岩主要物性参数的实验室测试以及现场围岩变形的观测,利用FLAC3D软件进行了数值模拟,分析了高应力软岩巷道的变形失稳特征.研究表明:高应力软岩巷道控制技术的关键在于支护结构和围岩体强度的耦合作用和控制底鼓.提出了以加强初次支护强度和采用底角锚杆为技术核心的支护方案.现场实践表明,该方案对高应力软岩巷道围岩变形的控制效果较好.     

软岩巷道围岩控制数值模拟

赵固二矿软岩巷道变形严重,采用数值模拟软件FLAC3D,对工钢棚+喷浆+注浆支护下的巷道围岩应力、位移特征和塑性区范围进行了计算分析。结果表明,随着侧压系数地增大,围岩位移、应力和塑性区范围都有增大的趋势,且塑性区由巷道两帮向顶底板转移。现场试验结果表明,采用工钢棚+喷浆+注浆支护,巷道两帮移近量和顶板下沉量分别为145和112 mm,围岩控制效果较好,为类似条件下的巷道支护提供了参考依据。     

深部高应力软岩巷道变形破坏原因及支护技术

为解决深部高应力软岩巷道支护难题,以九龙矿-850轨道大巷为工程背景,采用现场调研、矿物成分分析和围岩结构窥视等方法,揭示了围岩变形破坏原因,得出工程地质条件差、围岩非均匀变形显著、支护结构工作阻力低、围岩承载能力难以发挥是造成巷道支护失效和变形失稳的主要原因。基于上述研究,提出以"协调围岩非均匀变形、控制挤压流动底鼓、强化围岩承载结构"为核心的联合支护方案。即以强力锚杆、高预应力锚索为基础,在巷道薄弱部位增设锚索实施非对称支护协调围岩变形,采用槽钢梁式桁架锚索加大底板支护强度控制底鼓,及时喷射混凝土层和架设U型钢使表面围岩均匀受压,最后全断面壁后注浆强化围岩承载结构,实现分层次协同承载。数值模拟和现场监测表明,该支护方案可有效控制深部高应力软岩巷道变形,使支护一次到位,避免多次返修。     

千米深井大断面软岩巷道锚喷—注浆加固技术

针对千米深井大断面软岩巷道围岩持续变形的控制难题,在总结附近区域巷道支护经验和分析软岩巷道持续变形失稳原因的基础上,提出采用多层次锚喷及注浆加固技术,即三层喷浆、两层锚杆和一次壁后注浆的综合治理方案.现场实践表明:该方案可有效增强支护结构的整体性和承载能力,解决高应力软岩巷道围岩控制难题.     

极破碎软岩巷道失稳机理与动态迭加耦合支护技术研究

基于赵庄矿极破碎软岩巷道长期矿压监测、围岩力学参数测试与矿物成分分析及松动圈测试等成果,分析了巷道围岩变形破坏的特点,揭示了极破碎软岩巷道变形失稳机理;针对该矿极破碎软岩巷道提出了由预留变形量、锚网索喷耦合支护、二次锚注加固组成的动态迭加耦合支护技术方案,并通过相似模型试验和井下工程实践对该技术方案的支护效果进行了验证。研究表明：通过预留变形量释放围岩中的变形能和高应力,顶板高预应力锚索、帮部高预应力锚杆和低预应力锚索实现“控顶卸压”,低压浅孔充填和高压深孔渗透注浆相结合形成积极有效的锚注支护结构和多层组合拱(梁)结构,底角和底板锚注有效控制巷道底鼓,从而实现对极破碎软岩巷道围岩变形的有效控制。     

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.     

深部软岩巷道“大让压-强支护”支护技术

在对某矿-900 m水平轨道大巷进行矿压观察及围岩变形监测的基础上,结合巷道弹塑性区变形力学分析,揭示了该类型巷道采用二次支护的控制机理,进一步通过数值计算得到了巷道围岩变形量与支护强度的关系。结合现场工业试验,提出了"大让压-强支护"刚柔结合支护技术:一次支护锚网索联合支护让压,二次支护全封闭金属支架+围岩壁后注浆加固。现场巷道围岩变形监测表明,该支护技术对典型深部软岩巷道变形破坏有较好的控制效果。     

基于内外承载结构的软岩巷道围岩控制技术研究

为解决采动影响下赵固二矿14030回风巷软岩巷道围岩变形显著问题,采用钻孔窥视仪探测了围岩变形破坏规律,针对采动软岩巷道围岩破坏特征提出了控制对策,提出了软岩巷道主动式围岩加固控制技术,针对巷道参数设计了注浆锚索加强支护方案,并通过现场监测验证围岩变形控制效果。研究结果表明：随着扰动程度加深,浅部围岩的松散破碎范围不断扩大,难以形成有效的承载结构,深部围岩离层裂隙发育高度进一步增高;以提升浅部围岩的承载能力为出发点,通过增强内承载结构的支护强度及围岩自身抗扰动能力,可发挥出内外承载结构和支护体共同的围岩变形控制作用;在锚索力学性能允许承受载荷范围内,适当提高预紧力及加长注浆锚索长度可改善巷道围岩变形控制效果。     

深埋软岩巷道变形机理与控制技术研究

针对玉溪矿软岩巷道出现的围岩变形量大、变形速率快、持续变形时间长等问题。分析了该软岩巷道变形破坏的机理,提出了锚网索喷+二次锚注耦合支护方案,并运用数值模拟的方法从塑性区、位移2个方面分析该方案的可行性。而现场的位移监测数据表明巷道围岩表面位移量得到有效控制,保证了巷道稳定性,达到了预期的支护效果。     

深部高应力软岩巷道让抗耦合控制技术

深部井巷工程及采场的环境地应力水平较高,围岩表现出大变形、高地压、难支护的软岩特征。以赵固二矿Ⅰ盘区运输大巷为工程背景,结合该巷道硐室结构复杂、地压应力集中、围岩变形量大等现状,通过钻孔窥视、雷达探测及室内试验等手段,总结了深部高应力软岩巷道的变形特征与破坏机理;在此基础上,运用"初次锚注让压、二次刚性封闭"的耦合支护思想,制定了高应力软岩巷道让抗耦合关键控制技术,并通过FLAC~(3D)仿真模拟分析了原方案与耦合方案下的控制效果。结果表明,采用让抗耦合的分阶段支护方案,能够使围岩与支护体系协调变形,同时改善围岩与支护结构的受力状态,达到巷道稳定的目的。     

深部高应力软岩巷道刚柔耦合支护技术研究

为解决高应力软岩巷道支护难题,以北京长沟裕矿为研究背景,在分析巷道围岩破坏特征的基础上,提出了置孔释压刚柔耦合一次成巷技术,将释压材料放置于大刚度支架背部与柱脚处,形成围岩与支护的耦合作用。利用FLAC~(3D)数值模拟技术,对比分析原支护方案与置孔释压支护方案。研究结果表明:置孔释压支护方案能够有效释放巷道围岩高应力,巷道围岩基本处于弹性状态,围岩整体变形量小,自承能力强。现场实践验证了置孔释压刚柔耦合支护技术的可行性,为高应力软岩巷道支护提供新方法、新思路。     

林南仓矿软岩巷道支护技术研究

随着林南仓矿开采深度的增大,巷道所处应力水平不断增大,巷道矿压显现剧烈,围岩变形严重,尤其是高应力条件下的泥质软岩巷道支护变得越来越困难。通过对林南仓矿高应力下深部软岩巷道破坏机理,巷道围岩矿物成分和主要围岩物理力学性质的分析,提出了采用拱顶锚杆前期临时后期永久支护、金属拱形支架、壁后混凝土充填、墙体补强锚索和注浆锚杆耦合协调支护,对巷道变形进行有效控制。通过FLAC3D数值模拟,确定了林南仓矿深部高应力软岩巷道围岩的变形破坏特征,并验证支护设计的可行性和优化支护参数。通过巷道变形监测,表明新型支护体系有效地控制了深部软岩巷道围岩的大变形和底臌,维持了巷道的长期稳定,取得了良好的技术经济效果。     

深部软岩锚注支护巷道围岩变形机理研究

深部软岩巷道围岩变形控制问题一直是煤矿研究的重点和难点。论文以平顶山八矿丁四采区轨道下山巷道为工程背景,采用现场工业性试验和数值模拟计算,对锚喷和锚注支护两种支护条件下,巷道围岩变形破坏机理进行了研究。研究结果表明:(1)与锚喷支护相比,锚注支护巷道浅部围岩的高应力区向深部围岩转移,巷道浅部围岩处于应力降低区,改善了巷道围岩应力环境;(2)锚注支护巷道围岩的位移量均小于锚喷支护对应位置围岩的位移量,所以锚注支护对巷道顶板和两帮起到有效的控制作用。提出并实施了巷道围岩二次注浆技术措施,研究了注浆工艺和注浆参数。实施后巷道围岩变形得到了有效控制。     

深部软岩巷道失稳原因与高强全锚注支护试验

针对平煤一矿三水平下延回风上山千米埋深软岩巷道变形量大、围岩整体收缩内敛、变形破坏持续性强的特点,采用理论分析、现场地应力实测等综合研究方法,对影响深井软岩巷道稳定的主控关键指标进行了总结分析,提出了千米深井巷道高强全锚注一体化控制理念。研究表明:三水平下延回风上山围岩变形破坏的主控因素包括:高水平应力、高主应力差、巷道埋深大、围岩松软破碎、巷道跨度效应及原支护方案未能与围岩完全耦合;通过采用高强中空注浆锚杆、高强中空注浆锚索及高强护表组件组合全锚注支护,进行全方位高强耦合控制,实现了锚杆/索锚注一体化、全长锚固及围岩品质增强,现场跟踪监测验证了高强全锚注支护体系适用于千米深井高应力软岩巷道围岩控制,具有较好的推广应用价值。     

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。     

弱胶结软岩巷道锚网索耦合支护技术研究

为解决弱胶结软岩巷道支护困难的问题,以伊犁一矿弱胶结软岩巷道为研究对象,结合煤岩物理力学性质及原岩应力测试结果,在分析巷道围岩变形破坏原因的基础上,通过优化支护参数提出了锚网索耦合支护方案。在利用数值模拟验证新支护方案可靠性的基础上,通过现场观测分析总结了采用新支护方案后巷道围岩变形有巷道开挖影响、变形限制、稳定变形3个阶段。结果表明:顶底板移近量平均为50 mm,两帮移近量平均为23 mm,变形稳定时间缩短为15 d;锚网索耦合支护能有效控制巷道围岩变形,改善围岩应力状态,充分利用深部围岩的自承载力。     

置孔释压支护材料孔型排列方式研究

为合理解决深部高应力软岩巷道支护难题,有效控制围岩变形,实现巷道长期稳定,以青云煤矿020202轨道平巷为研究对象,基于巷道能量转换规律验证了置孔释压支护技术对深部高应力软岩巷道的支护可行性,并运用理论分析与物理相似模拟实验手段,对置孔释压材料6种不同孔型排列方式进行了抗压强度及连续变形量比较,筛选出材料最佳孔型排列方式为正方形排列。将原支护方案与正方形排列的置孔释压支护方案进行数值模拟和现场应用对比,结果表明:正方形排列方式的置孔释压支护方案与原支护方案相比,巷道围岩塑性区范围明显减小,顶底板及两帮变形量降幅达到70%以上,巷道支护效果明显,围岩变形得到有效控制。     

高应力软岩底鼓巷道锚注联合支护技术研究

随着煤矿开采深度的不断增加,高应力软岩巷道底板变形严重,影响了矿井的正常生产。为彻底解决底鼓难以控制的问题,以船景煤矿首采区轨道上山为例,结合现场底板变形特征,利用数值模拟对比分析不同断面形状下的围岩变形,提出了带反底拱的直墙半圆拱形+注浆锚杆索联合支护方案,并且分析了反底拱底板注浆结构体的稳定性。采用该支护方案后,两帮平均移近量仅为82.5 mm;平均底鼓量仅为52.5 mm;顶板无明显下沉量。表明该方案能够提高高应力软岩巷道岩体强度、改善围岩力学性能和结构、提高围岩的整体承载能力,从而有效控制高应力软岩巷道底鼓。     

褶曲区域层状岩体巷道围岩变形破坏异化特征与控制对策

针对褶曲区域巷道围岩变形剧烈、冒顶隐患严重、支护维护困难等难题,以赵固二矿二1煤层褶曲区域层状岩体巷道为工程背景,采用理论分析、数值模拟和现场试验等综合研究方法,分析了赵固二矿煤层巷道褶曲区域应力环境特征及其作用下的塑性破坏形态。结果表明:褶曲构造区域巷道围岩应力环境均会呈现极不等压特征,导致巷道围岩塑性区出现异化扩展,与传统理论所认为的圆形、椭圆形等塑性区形态有很大不同,巷道所处应力环境的应力集中系数、主应力比值、主应力方向旋转角度等参数越大,塑性区异化扩展越明显,巷道变形破坏程度、隐患冒顶高度也越大。据此提出采用对接长锚杆技术为主的支护系统,可以与顶板围岩协调变形并提供持续高支护阻力,现场应用效果良好,为褶曲区域巷道围岩稳定性控制提供了新手段。