深部薄基岩宽大硐室顶板加固及强化支护技术研究

万福矿井胶带暗斜井机头硐室埋深达810 m,顶板基岩厚度仅48 m,硐室最宽8.02 m,最高6.6 m,顶板泥岩强度弱,稳定性差,为典型的深部薄基岩宽大硐室,存在突水溃砂风险。为此采用顶板围岩加固及加强支护技术对硐室进行防灾处理。采用了预注浆方式对硐室围岩起到理想加固效果。选用了“锚注+约束混凝土拱架”强化支护方案,约束混凝土拱架与围岩之间采用砂浆进行填充,约束混凝土拱架较好的抑制了围岩变形。万福矿井深部薄基岩宽大硐室顶板加固及强化支护经验可为类似硐室加固提供借鉴。     

红庆梁煤矿机头转载大硐室群支护结构稳定性

红庆梁煤矿机头转载硐室为弱胶结软岩大硐室,机头转载硐室与煤仓、驱动硐室连接,硐室结构复杂,断面跨度大,支护困难。采用FLAC3D对机头转载硐室支护后硐室围岩和支护结构的稳定性进行数值分析,得出:机头转载硐室与煤仓、驱动硐室连接区域的顶板围岩位移量较大,需要加强顶板支护强度;两帮塑性区厚度较大,而且两帮锚杆受力较为明显;煤仓过软弱煤层段和煤仓接口处砌碹法向应力较大;对硐室群围岩大变形区域和支护结构薄弱点设置矿压监测点,监测机头转载硐室群的稳定性及时采取补救措施。     

3 m宽小煤柱沿空掘巷过临空侧硐室治理技术

王坪煤矿303盘区2306巷与303盘区8308面2308巷的煤柱间距为3 m,该巷道在沿空掘进过程中临空侧会遇到一硐室,硐室与2306巷的间距为1 m,为防止2306巷在掘进过程与该硐室贯通,造成瓦斯和水害事故,采用超前钻探对过硐室段的巷道进行加强支护,同时对该硐室进行注浆充填,有效地预防了瓦斯和水害事故的发生,为该矿小煤柱沿空掘巷过临空侧硐室提供了经验。     

近距离煤层群开采采空区下方回采巷道支护技术研究

针对近距离煤层群采空区下巷道围岩支护面临顶板破碎、支护难度大等问题，以51101运输巷围岩支护为工程背景，提出依据巷道顶板与上覆采空区层间距厚度变化情况，采用动态设计方法确定围岩支护技术方案。顶板与采空区层间距按照1.5 m、1.5～5.1 m、5.1 m划分3个阶段，各阶段分别采用钢架棚、钢架棚+锚杆、锚网索支护方式，并通过理论计算以及工程类比法确定支护参数。现场应用后，51101运输巷掘进及后续使用期间围岩始终保持稳定，实现了近距离煤层群采空区下巷道围岩变形的有效控制。     

双轨防水闸门硐室设计及支护技术研究

针对高压单轨防水闸门硐室不适宜双轨运输巷的情况,以裴沟矿-300水平轨道巷防水闸门硐室为研究对象,采用理论计算、数值模拟及现场试验相结合的方法,选取防水闸门硐室主要参数,模拟出-300水平轨道巷防水闸门硐室受采动影响时应力场、位移场及破坏区特征.提出双轨防水闸门硐室双壳支护技术,并进行现场工业性试验.采用KJ327-F型顶板离层监测系统对双壳支护条件下防水闸门硐室顶板活动规律监测结果表明,受32071工作面采动影响,-300轨道大巷防水闸门以帮部变形为主,防水闸门采用双壳支护有效控制了围岩强烈变形.     

极近距离煤层群不同层间距下回采巷道支护技术研究

针对高家庄煤矿极近距离煤层群采空区下方4201工作面轨道巷掘进过程中,由于层间距不断变化,导致局部顶板破坏严重、裂隙发育等问题,采用理论计算和现场实测方法研究底板最大破坏深度和层间距变化规律,将顶板层间距大小划分小于2.8 m、2.8～3.8 m和大于3.8 m三个支护分区,分别制定了工字钢架棚+锚杆支护、短锚索网支护和长短锚索网支护3种支护方案。现场应用结果表明,4201轨道巷掘进期间顶板完整性提高,围岩变形量小于100 mm,满足使用要求。     

深部中厚煤层切顶留巷围岩变形规律与控制研究

为保证切顶卸压沿空留巷技术在深部中厚煤层中成功应用,综合运用理论分析、现场实测及数值模拟等方法对沿空巷道围岩结构变形规律及控制技术进行探索。研究结果表明:实施切顶卸压后,巷道受超前集中应力影响的范围和强度均有所降低;巷道围岩呈现稳定时间长及持续变形2大特点;滞后工作面距离大于440 m的巷道围岩基本稳定。在顶板初始运动阶段采用"恒阻锚索+单体棚"进行超前支护,顶板剧烈运动阶段采取"液压抬棚支架+单体棚"进行加强支护,顶板缓慢运动阶段回撤抬棚支架与单体,顶板相对稳定阶段加强断层带及硐室交岔口支护,碎石帮采用可伸缩性挡矸U型钢挡矸支护,可有效控制留巷围岩变形,成巷效果好。     

复杂岩层大断面硐室群围岩破坏机理及控制

针对复杂岩层巷道交叉点高应力集中区四周硐室群开挖围岩稳定性控制和支护技术等难题,通过对现场取样测试硐室群围岩物理力学参数、黏土矿物成分和松动圈大小,分析了赵庄煤矿三盘区带式输送机头硐室群及周边巷道围岩变形破坏特征和机理,表明硐室帮部煤柱和底板围岩是加固支护重点。利用FLAC3D数值模拟软件分析了硐室群开挖对硐室群及周边巷道围岩应力分布和塑性区分布范围的影响。基于理论分析和数值模拟提出了硐室及周边20 m范围内巷道围岩"强柱固底"的加固支护方案。现场工业试验表明,加固支护后,硐室群及周边巷道围岩变形得到了有效控制,围岩内部裂隙基本被浆液填充,60 d内围岩顶底板和两帮最大移近量分别为30 mm和50 mm,达到了理想的加固支护效果。     

连采工作面支巷围岩破坏特征及控制技术研究

基于连采工作面支巷围岩变形破坏情况的现场实测,通过数值模拟计算,对同一区段回采过程中和不同区段顺序回采后支巷围岩的应力演化规律进行了研究,得到了围岩变形破坏的薄弱部位和关键因素,提出了连采工作面支巷围岩强化控制技术。研究结果表明:本工作面与上工作面采动影响叠加导致支巷围岩应力分布呈现出不对称性,而采硐煤柱可将顶板的长跨度变为连续的短跨度,进而减弱支巷应力集中程度。通过提高支护强度和增加采硐煤柱尺寸,可增加围岩应力的均匀性,有效控制围岩薄弱部位的突发性破坏,实现围岩的稳定性控制。     

深井大断面软岩硐室群围岩控制技术应用

车集煤矿主采的28采区工作面采深均超过800 m,采区泵房埋深约1 050 m。采区排水硐室属于三维立体交叉硐室群结构,密集的巷道布置必然使得应力集中严重,要满足长期使用的要求,对支护提出较高要求。在深井软岩高水平应力围岩条件下巷道顶帮均采用长锚索加长锚杆,通过高强让压锚索支护技术、充分调动围岩的自稳能力,在顶板、两帮形成了稳定的锚固承载结构,有效抑制围岩初期变形,同时实行分阶段支让协同控制技术,采用不同性能的单一支护的组合结构,保证了围岩的稳定,并取得了良好的控制效果。     

锚杆间距对大型硐室围岩支护效果的数值模拟研究

某矿山计划将部分地面生产流程转移至地下硐室中进行,通过工程类比法确定矿体围岩为Ⅲ~Ⅳ类岩体,围岩稳定性较差,严重威胁地下硐室群的稳定性。锚杆支护作为地下工程中最重要的支护手段之一,被应用于各种围岩与不利地质环境中,文章结合某矿山可行性研究,利用FLAC3D软件,以围岩变形、塑性区范围和锚杆所受最大应力为参考指标,模拟不同间距的锚杆支护系统对硐室群围岩稳定性的影响,通过综合分析确定了最佳的锚杆间距范围,对矿山后续设计及施工具非常重要的实用意义。     

弱胶结软岩地层相邻大断面巷道合理间距研究

基于相邻巷道开挖扰动和爆破振动对已有巷道影响的理论分析, 推导了相邻大断面巷道合理间距的确定公式。以麦垛山马头门硐室与主变电所巷道间距设计为依托, 利用数值方法计算变间距多个模型的开挖扰动影响, 以确定其巷道间距。研究结果表明, 麦垛山马头门硐室与主变电所巷道间距的理论计算值应不低于36.6 m;数值分析发现当巷道间距为40 m时, 马头门硐室与主变电所巷道中间围岩的应力场已接近原岩应力, 巷道围岩位移场与塑性区基本趋于对称稳定, 马头门硐室支护荷载与未受影响前基本一致。利用上述研究成果, 综合现场施工状况, 最终确定其间距为40 m。工程施工后硐室与巷道稳定, 验证了在软岩地层中该巷道间距设计的科学合理性。     

深井软岩硐室群合理布置的数值模拟研究

以新河煤矿-980m硐室群为研究背景,对硐室群相邻壁龛之间的最佳布置距离进行研究。运用数值软件,模拟研究不同宽度保护煤柱下等断面硐室及不等断面硐室围岩应力及位移的变化规律,最终确定硐室间合理的分布宽度和硐室群的布置。结果表明,随着相邻壁龛之间的距离在一定的范围内变化,其应力分布及围岩变形呈现出相似的变形特征;将壁龛间距控制在5~6m范围内,其稳定性最佳。     

深部超大断面硐室群围岩变形破裂演化规律试验研究

深部超大断面硐室群因初始地应力高、断面尺寸大、硐室间距小等原因,控制难度很大。本文采用相似材料试验方法,以龙固煤矿井下煤矸分离系统硐室群为背景,设置3条超大断面硐室,利用数字散斑测试系统、声发射监测技术、应力监测系统等进行综合监测,得到深部超大断面硐室群围岩变形破裂演化规律。结果表明:单一超大断面硐室开挖后围岩整体变形较小且呈对称分布,裂隙发育较少;相邻硐室开挖导致围岩变形呈非对称性,裂隙发育明显增多。上部硐室开挖后其围岩变形以底鼓和两帮收敛为主,下部硐室围岩应力集中和变形均有较大幅度减小,即对下部围岩应力集中起卸载作用,有条件时硐室群应优选"品"字形布置以有利于维护。硐室群开挖前后锚杆受力变化与围岩应力、变形近似呈正相关关系,不同部位受力差别较大,应根据硐室群不同部位特点针对性设计支护参数。本研究揭示了深部超大断面硐室群围岩破裂演化规律,可为其围岩控制设计提供参考。     

大断面反井施工硐室围岩变形破坏机理及控制对策研究北大核心

针对大断面硐室围岩变形破坏严重的难题,以李家壕矿大断面反井施工硐室为研究背景,运用数值模拟、理论分析、现场监测等研究方法,分析了李家壕矿大断面反井施工硐室围岩变形破坏规律,揭示其围岩变形破坏机理,并提出了针对性控制对策。研究表明:大断面硐室顶板岩层为软弱岩层,受开挖扰动影响,顶板围岩破碎,顶板水平与垂直位移显著;大断面硐室空间较大,顶板岩层处于塑性区内,顶板垂直位移为1 450 mm,是常规断面巷道顶板垂直位移的2.8倍;大断面反井施工硐室围岩稳定性控制的关键在于顶板支护。工业性应用监测表明:常规断面硐室顶底板变形量无明显变化,大断面硐室顶板最大下沉值为132 mm,两帮最大移进量为74 mm,底板无明显鼓起现象,围岩变形得到了有效控制。     

深部临时水仓硐室群围岩偏应力分布特征与控制技术

以邢东矿二水平临时水仓硐室群为工程背景,采用FLAC3D模拟研究硐室群围岩偏应力分布规律及塑性区响应特征,探寻硐室群围岩偏应力分布与硐室群围岩稳定性支护的内在联系。研究结果表明：临时水仓硐室群开挖卸载后,在硐室群围岩中形成环状偏应力峰值区,其环状偏应力峰值区的范围及位置与硐室群围岩塑性区的范围及位置基本一致,且各硐室围岩偏应力峰值区内的高偏应力集中区与各硐室围岩塑性区的扩展区域相同。基于数值模拟试验结果得出,强力锚网索可在各硐室围岩中形成大范围锚杆-索预应力承载结构,并据此提出了该预应力承载结构范围应大于各硐室围岩偏应力峰值区范围的硐室群围岩支护原则。现场实践表明,采用强力锚网索和厚层U型混凝土联合支护,可保障临时水仓硐室群围岩的控制效果,满足其生产服务期间的使用要求。     

构造复杂区硐室群围岩失稳机理及控制技术研究

为了得出构造复杂区硐室群围岩稳定性特征及控制对策,本文以裴沟煤矿42采区泵房硐室群为研究对象,利用地质雷达与钻孔窥视仪探测硐室群围岩松动圈发育情况,运用数值模拟软件FLAC分析了水平构造应力对巷道围岩塑性区分布的影响,以及硐室群结构特点对其自身围岩稳定性影响。在此基础上,针对42采区硐室群围岩岩性特点,提出棚索协同支护与锚网索控底技术,现场工业性试验结果表明,在采用合理支护方案后硐室群维护效果理想。     

厚煤层无煤柱沿空留巷围岩“卸压-支护”机理及控制技术研究应用

为确定色连二矿厚煤层无煤柱开采沿空留巷时,巷道围岩切顶卸压及支护机理参数,采用理论分析、数值模拟、工程类比及工业试验的研究方法对留巷相关参数进行研究,研究表明:理论分析确定沿空巷顶板悬臂梁越短,顶板压力越小,留巷段稳定性随围岩切顶高度增加而增加,切缝孔窥视确定装药结构为3-2-2-2-2-1-0时,顶板围岩能够形成切缝面,切缝效果较好;数值模拟及现场工业试验研究表明,留巷段采用"深浅部围岩"分层支护参数支护时,顶板锚索锚固围岩稳定,工作面动压影响留巷段距离为270.4m,巷道顶底板最大变形量为628.92mm,满足安全高效生产需要,研究为同类型地质条件矿井提供参考。     

高应力大断面硐室联合支护技术研究与应用

告成煤矿25采区绞车房是该采区提升运输的心脏,服务年限较长,硐室净断面35.5 m2.为确保硐室高质量一次成巷,不变形、不维修,保障巷道长期支护效果,经过研究,制定了一套系统化的支护体系,即采取了分层施工和采用锚网喷+巷壁打锚索+U型钢支架+喷浆+围岩中、深孔注浆支护,先柔后刚的支护形式,较好地解决了大断面硐室支护难题.     

深部构造复杂区大断面硐室群围岩稳定性模拟分析

以某煤矿-770 m扩容泵房为研究背景,采用理论分析、数值模拟及现场实测相结合的综合研究方法,研究得到深部构造复杂区内大断面硐室围岩的变形破坏原因和稳定性控制对策,运用数值分析软件FLAC 3D 分析了耦合支护后泵房立体交叉硐室群应力场、位移场和破坏区特征,并对硐室稳定性和支护参数的合理性做出了评价。现场工业试验表明：硐室围岩变形量较小,30 d内顶底板移近量仅为12.5 mm,两帮移近量为7.5 mm,硐室围岩的稳定性较好,达到了理想的支护效果。