大断面强流变软岩硐室群失稳机理及加固技术研究

针对河南煤业化工集团鹤煤九矿新副井底硐室群变形破坏严重、给该矿安全生产带来重大隐患的情况,研究分析了九矿目前硐室群支护现状及存在的问题,并提出了巷道硐室群加固新思路.通过数值模拟对新旧支护方案进行模拟对比分析,得出了注浆+组合双作用锚索支护方案能有效地控制硐室群巷道围岩变形的结论.通过现场试验,进一步验证了该支护方案能够满足支护要求,为相似条件巷道围岩控制提供参考.     

上下煤层开采软岩巷道失稳机理与控制技术

为了揭示矿井上下煤层开采软岩巷道的失稳机理,并寻求有效的围岩控制技术,对上下煤层开采软岩巷道围岩的变形破坏特点进行了现场调查,通过数值模拟研究了上覆、下伏以及上下煤层联合开采对巷道围岩稳定性的影响,并提出了由初次锚网喷支护和二次锚注支护组成的动态叠加耦合支护技术方案。研究结果表明:上下煤层开采软岩巷道失稳主要是由岩性、地应力、采动应力、支护结构与参数等几个方面因素综合作用的结果。工程应用实践表明,所提出的支护方案有效地控制了巷道变形。     

高承压水致采动软岩巷道失稳机理及控制技术

结合朱仙庄煤矿Ⅱ水平第二部带式输送机大巷变形破坏特征,通过实验室实验、数值计算与现场试验相结合的方法,分析了泥岩组分及微观结构,水作用下泥岩水化及强度弱化规律及承压水作用下巷道围岩变形破坏规律,得出:泥岩中蒙脱石型黏土矿物比例高达76%,微观结构中存在大量孔隙;伴随蒙脱石分子结构的改变,泥岩微观结构发生破坏,宏观上表现为泥化流变失稳;承压水对泥岩稳定残余强度的弱化程度最高达50%;高承压水致采动软岩巷道的失稳机理为围岩由"裂隙—渗流—泥化—闭合"到再次"裂隙—渗流—泥化—闭合",围岩强度弱化发生泥化破坏致使巷道失稳。提出了强韧封层加固联合支护技术,该矿采用后有效地封堵了承压水的渗流通道,围岩控制效果明显。     

高应力强流变软岩巷道底臌防治技术研究应用

针对华亭煤矿高应力松软岩巷道底臌变形破坏情况及岩性特点,研究采用高强度锚网索、钢筋混凝土、底板锚注全断面支护技术,进行软岩巷道底臌防治,解决支护问题。该技术经过2年多的研究应用,取得了显著成效。     

薛村矿高应力软岩巷道支护数值模拟研究

采用FLAC3D对3种支护方案进行数值模拟计算,确定了锚杆、锚索、注浆加固和反底拱的综合支护方案.从现场巷道位移观测结果看,数值模拟与矿压观测结果基本吻合.     

高应力软岩巷道变形与破坏机制及返修控制技术

针对高应力软岩巷道的大量变形与破坏问题,以江西曲江煤矿-850 m水平运输大巷为例,研究了变形机理和返修控制技术。首先,对该大巷的变形及破坏情况选取7个具有代表性的地段进行现场调查,发现变形与破坏形式主要包括两帮内挤、侧墙张裂、U型钢棚架弯曲或折断、底板鼓起和顶板垮落等;进行了X衍射实验和围岩内部变形结构的现场窥视,表明该巷道围岩含泥质矿物较多,松动圈较大(4 m左右)。然后,采用巴顿分类Q值、地质力学RMR值和松动圈估计值等将-850 m水平运输大巷的各调查段巷道稳定性归为Ⅴ,Ⅳ和Ⅲ类,相应地将这3类巷道称为垮冒巷道、特殊巷道和标准巷道,并给出了初步支护方案。最后,借助于工程类比、围岩分类、截面面积校核和提出的锚固段长度经验公式等方法得到了返修巷道锚索(锚杆)的长度、间排距、强度、直径和锚固段长度等主要参数。由此,-850 m水平运输大巷试验段巷道选取了"锚杆、金属网、喷浆、锚索、注浆和底板锚索"的综合支护方式。应用表明:经过147 d,巷道两帮收敛量最大值仅为66 mm,顶底板移近量最大值仅为119 mm,监测后期的收敛速率均小于1 mm/d,处于稳定状态。     

高应力穿断层群巷道围岩破坏机理及控制技术研究

针对高应力穿断层群巷道围岩变形大、难控制的技术难题,以五阳煤矿76-2#区段皮带巷延长段为工程背景,借助FLAC3D数值模拟软件对不同分段下的巷道围岩塑性区分布特征、变形及应力场分布规律等进行了系统的研究。结果表明,过断层群巷道围岩变形主要由于围岩性质较软、围岩破碎等原因造成的,同时由于断层之间高应力的影响,其变形破坏主要发生在巷道顶板处。基于上述分析,提出了高强树脂锚杆+锚网索的围岩控制方案。工业性试验表明,巷道顶板变形较大,平均119 mm左右,其次为两帮变形,在104.5 mm左右,而底板变形量最小,仅为88.5 mm左右,可见该支护方案能够起到良好的围岩控制效果。     

高应力软岩巷道变形破坏机理与控制技术研究

高应力软岩巷道具有持续塑性变形破坏特征，单一支护方式难以控制。通过建立围岩变形破坏的力学模型，对高应力软岩变形破坏特征、力学机制、应力转移过程模式进行理论研究分析计算，提出了支护控制准则，工程实例中控制了巷道强烈变形，保持了巷道的稳定，为高应力软岩巷道控制提供了依据。     

深部高应力回采巷道变形破坏机理与控制技术

针对深部高应力回采巷道变形破坏严重与难控制的问题,以任家庄煤矿210504工作面回风巷为工程背景,研究了其变形机理和稳定性控制技术。对该工作面运输巷的变形破坏代表性地段进行了现场调查,发现该巷为典型的深部高应力回采巷道,变形破坏特征为强烈底鼓、两帮严重内挤、顶板整体下沉;采用数值模拟的方法研究了巷道围岩的变形破坏机理,认为该巷的变形破坏是由低预紧力锚杆支护体系不能控制深部高应力巷道围岩所导致;对210504工作面回风巷提出了“锚杆+锚索+W钢带+锚网”的综合支护方式。工程实践表明,巷道底鼓量为220 mm左右,两帮移近量262 mm左右,分别比原支护方案降低59.1%和40.2%左右,巷道围岩保持稳定。该研究成果可为该矿或同类矿井的稳定性控制提供借鉴。     

高应力软岩巷道支护模拟研究*

针对软岩巷道围岩变形量大,支护困难的特点,应用有限元软件对不同形状巷道进行数值模拟分析,得到不同形状巷道围岩应力分布规律、变形特点及支护材料上的应力分布规律,研究结果对生产实践有一定的应用价值.     

深部高应力软岩巷道支护技术研究

浅部传统支护强度难以满足深部巷道高应力要求。本文分析了薛村矿三水平变电所深部软岩巷道围岩变形破坏特征及影响因素,运用FLAC3D软件模拟了传统锚网索支护与锚网索喷+注浆加固支护两种支护方式。巷道围岩收敛变形监测表明,运用锚网索喷与注浆加固相结合的支护方式能够有效控制深部软岩巷道围岩收敛变形。     

高应力软岩巷道支护技术

通过对桃园煤矿北八里段运输大巷在高应力、围岩软弱情况下的巷道破坏形式与特点的调查与分析,运用松动圈支护理论,提出了以"及时锚固、套棚支护、滞后锚注"的方式进行围岩加固和支护的技术方案。井下试验成果表明:采用此方式进行围岩加固和支护,对新掘巷道进行支护和对已掘变形破坏严重巷道进行修复加固,不仅保持了巷道的稳定,而且降低了巷道修护量。     

深埋软岩巷道破坏机理与控制技术研究

基于闫布煤矿主下山巷道的地质条件和破坏特征, 分析了巷道围岩变形破坏机理, 提出了巷道围岩稳定性控制对策及支护备选方案。采用数值模拟方法对5种不同方案进行了优化选择和耦合设计, 提出了由初次高性能锚网喷支护、二次注浆及底板锚注支护形成的耦合支护方案, 并给出了详细的技术参数。通过耦合支护进行修复加固, 可实现与巷道围岩的共同承载, 提高支护结构的整体性和承载能力。工程试验结果表明: 该耦合支护技术有效地控制了巷道变形, 技术经济效益十分显著, 为矿井的安全高效生产创造了条件。     

小峪矿软岩巷道围岩控制技术研究

为了提高软岩巷道围岩控制效果,以小峪矿南翼回风大巷为研究对象,采用现场实测、理论分析方法对围岩变形进行分析,提出矩形钢管混凝土拱架+锚网索+注浆方案对围岩变形进行控制,现场应用后,顶、底板变形量为151 mm,巷帮收敛量为85 mm,取得较好效果.     

高应力软岩条件下巷道围岩控制技术研究

针对常村煤矿高应力软岩条件下巷道出现变形大、支护难等问题,分析了原支护存在的问题,提出了对顶板加强2个顶角和中部支护、对巷帮加强下帮支护的支护方案,并对巷道支护参数进行了优化。结果表明,优化后的支护参数能有效控制围岩变形。     

深井高应力软岩巷道锚注机理与应用

为了解决淮南矿区深井高应力软岩巷道难以支护,且反复修护等问题,以潘一矿东区-842 m东翼1#回风大巷为背景开展了锚注支护试验研究,分析了深井高应力软岩巷道锚注支护机理,并与普通端锚锚杆支护进行对比研究。结果表明:锚注支护由端锚转变为全锚,提高了深部破碎围岩的径向约束,具有较高的抗剪力,改善了围岩的力学性质,提高了支护结构的承载能力和刚度,锚注加固段围岩裂隙基本不发育,工程应用表明采用锚注支护后巷道围岩位移明显减小,围岩稳定性得到有效控制。     

深井高应力软岩巷道让均压加固技术研究

深井高应力软岩巷道支护难度较大,传统的支护方式难以控制围岩稳定。针对云驾岭矿深井轨道巷变形破坏特征及地质条件,通过理论分析,提出了巷道让均压支护理念,即通过让压环实现全断面锚杆、锚索受力均衡,设计了一次锚网索让均压支护和二次注浆加固的综合支护方案。现场工业性试验表明,拱形巷道拱肩部锚杆、锚索让压环首先让压变形,随后向顶部转移;锚杆让压极值为15t,锚索让压极值为18t。结果表明南翼轨道巷变形破坏得到了有效的控制。     

亭南煤矿软岩巷道底鼓机理及控制对策

亭南煤矿软岩巷道底鼓剧烈,最大底鼓量达500mm,严重影响巷道的正常使用。文中运用工程地质学、软岩工程力学等多学科理论,采用现场工程地质条件分析、室内实验与理论分析相结合的方法,以西翼轨道大巷为例,对软岩巷道底鼓变形机理及破坏过程进行了深入研究。结果表明,水平构造应力和膨胀性粘土矿物吸水膨胀是巷道底鼓的主要原因,变形机理是塑性挤出型和膨胀型综合作用的复合型底鼓,提出了反底拱+底角锚杆耦合支护技术结合防治水措施的底鼓控制对策。现场应用效果良好,有效控制了巷道底鼓。     

高地压软岩巷道围岩强化控制技术

结合祁南煤矿6#煤组上山的工程实例,提出治理高地压软岩巷道大变形的强化控制原理路线:强化锚杆承载性能、强化围岩体强度和弱化区补强支护,运用FLAC2D5.0数值模拟软件,并结合现场工业性试验,对高地压软岩巷道进行了支护设计,现场监测结果表明,巷道支护状况良好,成功解决了6#煤组上山高地压软岩巷道的大变形失稳问题。     

柳海矿软岩巷道围岩控制技术

基于柳海矿巷道围岩松软、抗压强度低、遇水膨胀崩解、泥化松软、受压产生流变等典型软岩特征,在采用X射线衍射试验对煤,顶板泥岩成分的分析和现场调研的基础上,指出软岩的岩性、应力场变化、水以及时间因素是该矿软岩巷道失稳的主要原因,并据此提出合理选择巷道断面形式、提高围岩自稳能力、围岩注浆加固、非均称控制的巷道支护原则和支护技术关键,以及预留变形空间、高强高阻预应力变形控制与化学浆液封闭加固的综合控制技术.现场实测分析表明,该技术能够成功控制该矿1105工作面运输巷的稳定.