泥质弱胶结软岩巷道变形破坏特征与机理分析

泥质弱胶结软岩巷道开挖后,围岩变形量大、变形持续时间长,巷道变形破坏严重,即围岩顶板下沉、两帮内挤、底鼓、强流变等,极不利于施工安全与围岩控制。基于榆树井煤矿井底车场巷道围岩松动圈测试、地应力测试、岩石力学性质试验、矿物成分分析及围岩变形与支护结构受力监测等地质力学技术手段,探测了泥质弱胶结软岩巷道围岩松动圈范围,掌握了井底车场地应力分布规律,获得了泥质弱胶结软岩的物理与力学特性,揭示了泥质弱胶结软岩巷道矿压显现规律,反映了泥质弱胶结软岩巷道围岩变形与支护结构受力特征,分析了泥质弱胶结软岩巷道变形破坏特征与机理,给出了巷道优化布置与支护对策,并成功应用于工程实践。     

弱胶结软岩巷道断面形式及支护优化研究

为研究弱胶结软岩巷道最佳断面结构形式及相应支护措施,以新疆伊犁四矿区弱胶结软岩巷道为工程背景,对巷道断面形式多样、支护措施难以确定的特殊工况进行探究。结合FLAC3D数值软件,分析复杂地质条件下不同断面形式及相应支护措施下弱胶结软岩巷道的围岩变形及塑性区发展规律。研究表明:弱胶结软岩巷道中不同断面形式的选取对巷道围岩变形及塑性区分布有较大影响,其中矩形巷道围岩变形最为严重;对比五种断面形式的围岩变形量及塑性区分布范围,选定马蹄形断面进一步分析不同支护措施下巷道围岩的变形特征及塑性区发展规律,并与现场监测结果对比分析,提出适用于弱胶结软岩巷道的支护方式,即"二次锚网喷+预应力锚索"支护。     

鲁新煤矿弱胶结软岩巷道支护技术

根据鲁新煤矿弱胶结度软岩的特点,在对弱胶结软岩巷道的应变软化和流变特性进行认识的基础上,分析了软岩巷道变形机理和传统支护方式失效的原因,提出了该类软岩巷道支护应遵循的原则,给出了最佳支护时间的确认方法,由此确定了对弱胶结软岩巷道的支护措施。经实践表明,效果良好。     

弱胶结极软岩巷道围岩控制技术研究

针对西一矿东一回风大巷弱胶结极软岩煤层巷道支护的技术难题,通过对该巷道地质条件分析、巷道变形破坏特征分析,提出了极软岩弱胶结巷道围岩控制机理。通过ANSYS、FLAC3D数值模拟及理论计算,提出了"16#工字钢棚+二次挂网+二次喷浆+底梁浇注"的联合支护方案。工程实践表明,该条巷道围岩得到了有效控制,保障了煤矿的安全生产。     

弱胶结软岩巷道围岩应力与位移分布规律及支护技术

针对西部浅埋弱胶结软岩巷道的复杂地质条件,基于X射线衍射试验、电镜扫描、岩石力学物理试验与现场监测,揭示了西部浅埋弱胶结软岩巷道围岩变形破坏失稳机理。根据巷道围岩大变形破坏特征,建立了FLAC3D数值模型,模拟演化了弱胶结软岩巷道的围岩应力位移分布规律和塑性区范围,研究结果表明:弱胶结软岩巷道围岩最大主应力决定了巷道围岩的破坏深度,且随围岩深度近似呈"へ"形分布;巷道围岩不同方向深部变形s与巷道表面距离h呈负指数衰减变化的关系。通过对比分析,数值模拟塑性区范围和地质雷达探测松动圈厚度基本一致,从而为弱胶结软岩巷道围岩稳定性分析及支护加固方案设计提供了科学指导。最后针对弱胶结软岩巷道塑性区范围,提出了"锚网喷主动支护+36U型钢支架+全断面锚注"的联合支护技术,现场监测结果表明改进的支护方案可以有效控制巷道围岩变形及塑性区的扩展,保证了巷道的长期稳定及安全。     

沙吉海煤矿弱胶结膨胀性软岩巷道大变形控制对策

针对沙吉海煤矿弱胶结膨胀性软岩巷道开挖后出现冒顶、溃帮和底鼓等严重大变形现象,巷道难以维护的问题,采用X-ray衍射、SEM扫描、物理力学试验和吸水软化试验等方法,研究了弱胶结膨胀性软岩特性;结合现场实际对巷道变形破坏机理进行研究。结果表明:围岩的胶结程度差、膨胀性强、支护强度低,在剧烈开挖扰动作用下传统锚杆索支护与围岩变形不协调,不能充分发挥围岩自身承载能力,是弱胶结膨胀性软岩巷道破坏的主要原因。基于此,采用提高围岩自身承载能力、让压吸能、及时封闭、隔水加固的理念和以恒阻大变形为核心的让压吸能支护原理,提出恒阻大变形锚杆+钢筋网+混凝土喷层+恒阻大变形锚索+底角注浆锚管的支护方案,现场监测表明新支护较好地控制了弱胶结膨胀性围岩变形,应用效果良好。     

富水弱胶结软岩巷道围岩变形破坏特征分析

弱胶结软岩巷道围岩稳定控制是煤矿安全生产需要解决的一个技术难题。为研究弱胶结软岩巷道围岩的变形破坏特征以及合理的支护技术,以色连二矿12307巷道为研究背景,考虑采空区积水下渗对弱胶结软岩强度的影响,采用FLAC^3D对“锚杆索网”以及“钢筋网+全锚索+混凝土地坪”两种支护方案下弱胶结软岩巷道的应力、变形、塑性区等分布特征进行了数值模拟分析。研究结果表明,常规“锚杆索网”联合支护下富水弱胶结软岩巷道很难维持自身的稳定,其围岩变形量以及破坏范围将随着巷道的向前开挖而持续增长,最终在顶板、底板、两帮出现的最大位移分别为630、410、155 mm,而塑性区深度则可达5.9、4.0、6.0 m。而“钢筋网+全锚索+混凝土地坪”联合支护下,富水弱胶结软岩巷道则在巷道开挖后会迅速保持稳定,并且其在顶板、底板、两帮出现的最大位移分别为37.0、31.2、9.8 mm,塑性区深度仅为2.0、1.5、1.1 m。应用表明,采用“钢筋网+全锚索+混凝土地坪”联合支护能够有效控制富水弱胶结砂质泥岩的泥化现象,有利于巷道的掘进与使用安全。     

弱胶结软岩巷道支护实践与合理支护形式探讨

基于弱胶结软岩巷道变形破坏现状,简述了内蒙古鲁新矿井+570 m轨道石门支护实践,总结了弱胶结软岩巷道合理的支护形式和支护原则,对于类似条件下的矿井建设具有指导意义。     

强膨胀型松软围岩大巷联合支护技术研究与应用

某矿-500 m西运输大巷围岩属松软、强膨胀软岩,造成巷道围岩变形、底鼓严重。分析了西大巷变形破坏的特征,并从物理、力学2个方面对西大巷变形破坏原因进行分析,提出采用钢筋网壳锚喷联合支护技术。应用表明:与原有支护效果比较,联合支护可以有效控制巷道围岩应力,大大降低了巷道应力峰值及围岩变形量,保证了强膨胀型软岩巷道的支护效果。     

弱胶结软岩煤巷锚杆索-围岩变形协同控制方法研究

针对西部弱胶结软岩煤巷顶板支护易失效问题,在探究弱胶结泥岩物性组分及破坏力学特征基础上,分析弱胶结软岩巷道围岩破坏特征,揭示弱胶结软岩巷道顶板破坏失稳机理,提出弱胶结软岩高预紧力下锚杆-围岩变形协同机理,开发相应支护设计方法,并进行应用实践。结果表明:(1)弱胶结软岩黏土矿物含量高,微裂隙发育造成其强度小、黏聚力小、胶结性差、易碎胀,在低围压条件下就产生剪切滑移破坏,提高其等效黏聚力和围岩应力水平是提升其抗变形能力的最有效途径;(2)弱胶结泥岩特性、高水平应力及低锚杆(锚索)预紧力等因素综合作用下,弱胶结软岩顶板易发生整体性下沉,内部破裂严重,破裂范围最大达4.0 m,尤其是煤岩界面破裂剪胀使部分锚杆-锚索破断失效,加剧顶板破裂下沉;(3)锚杆支护作用体现在提高锚杆加固范围内岩层等效黏聚力,锚索支护则强调对其支护范围内岩层提供较强的支护应力,两者工作阻力越高支护效果越好;(4)高预紧力下锚杆与锚索联合支护时,锚杆、锚索变形与顶板变形下沉协同、相适应,且要最大程度发挥锚杆-锚索支护效能。现场应用表明,按照高预紧力锚杆-围岩形变协同支护后,弱胶结软岩巷道顶板控制效果好,达到设计预期,该方法为弱胶结软岩巷道支护提供参考。     

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。     

千米深井软岩巷道变形破坏机理及控制对策

本文以唐口煤矿深部软岩巷道为研究对象,在总结了巷道现场破坏特征的基础上,分析了软岩巷道的特点和变形破坏的原因,以南部轨道大巷为试验段进行数值模拟,提出了以普通锚网喷+注浆加固围岩为主体的支护方案,现场应用的效果良好,为深部软岩大变形巷道支护提供了有效的方法。     

弱胶结软岩巷道让抗联合底臌控制技术及应用

弱胶结软岩巷道围岩具有质地薄、胶结弱、遇水崩解泥化、施工扰动剧烈等工程特点,导致巷道底臌严重且变形时间长。以麦垛山煤矿1#煤主运大巷为工程实例,基于现场监测与室内试验等手段,深入探讨了巷道的底板变形破坏特征及破坏机制,在此基础上,提出了"初次锚喷让压、二次强化封闭、重要部位加固"的让抗联合底臌控制措施。采用数值分析方法对比了原支护方案与让抗联合方案的支护效果,证明了让抗联合底臌控制措施的优越性。结果表明,采用初期让压、后期封闭的联合控制技术能够将巷道底臌控制在较低水平,底板变形量仅为普通锚网喷支护的14.6%,顶沉和边墙变形也大幅减小;此外,采用让抗联合底臌控制技术能够显著减少附近围岩的破坏范围,改善围岩整体承力性能,为西部地区弱胶结巷道施工及加固提供了理论依据和技术指导。     

高应力软岩巷道变形破坏机理与控制对策研究

高应力软岩巷道由于地压大、地质条件复杂,预选支护形式往往不尽符合围岩变形、破坏特点。软岩巷道发生底臌及顶板失稳等现象,大多数是由于巷道周边弱支护与局部弱支护造成的。软岩巷道支护是矿山开采等地下工程维护面临的一个技术难题,而巷道底臌又是巷道围岩变形破坏的一种重要的形式。大量实测数据表明,在巷道顶底板移近量中约有50%～75%是由于底臌造成的。严重的巷道底臌,不仅带来了大量的维修工作,增加了巷道的维护费用。分析了高应力软岩巷道局部弱支护机理,阐述了巷道底臌与顶板失稳诱发原因,探讨了软岩巷道的破坏特点和变形规律,提出了一些认识和支护对策,为软岩巷道支护结构设计提供新的参考依据。     

弱胶结软岩巷道支护体系参数优化

弱胶结软岩巷道由于胶结程度弱,完整性较差,具有来压迅速;应力扰动下,围岩变形敏感等特征。利用数值模拟方法,确定弱胶结软岩巷道锚网喷支护体系优化参数为:采用20mm×2.4m左旋无纵肋螺纹钢等强锚杆,五花形布置,锚杆间排距800 mm×600 mm。锚网联合支护施工后,喷射120mm厚的C20混凝土。监测结果表明,采用锚网喷联合支护方案,不仅能够充分调动深部地层的承载性能,还能够有效减小巷道围岩变形量,形成围岩-支护共同作用的支护体系。     

强风化软岩巷道支护及其稳定性分析

针对强风化软岩巷道围岩变形严重、维护困难的问题,以某矿处于强风化岩层下的软岩回风大巷为研究对象,通过对软岩巷道变形机理进行分析,以及FLAC~(3D)数值模拟,验证了支护方案的合理性。现场实施后经监测,顶板变形量为34 mm,底板底鼓量为28 mm,两帮移近量为70 mm,变形量很小,支护效果良好。     

伊犁一矿弱胶结软岩巷道支护技术研究

根据伊犁一矿煤岩体物理力学性能和现场监测数据,分析了弱胶结软岩巷道围岩变形特征及其主要支护难点,进而提出了强刚弱柔、刚柔优化、快速封闭的支护对策,即巷道开巷初期及时封闭围岩,在锚网联合支护施工后进行喷浆,变形严重的巷道段施工U型支架和锁棚锚杆(索)。3#煤层带式输送机下山试验段巷道监测数据表明,该方法可较好地控制该类软岩巷道围岩的变形,有效维持了巷道的长期稳定。     

高应力软岩巷道支护技术研究

随着矿井开采深度不断加大,软岩巷道支护问题日益突出。针对某煤矿轨道大巷的变形情况,分析了巷道围岩变形原因,并在原有支护方案的基础上加以总结完善,通过加大巷道支护强度与加强关键部位支护力度,有效控制了围岩变形。     

永城矿区软岩巷道锚注加固支护设计研究

软岩巷道支护仍为目前影响煤矿生产的关键技术问题之一.永煤集团车集煤矿-550m水平大巷建成后破坏严重,发生大面积开裂、脱落、底鼓、道轨倾斜、水沟帮挤压跨落等现象.通过对巷道支护现状现场调查、分析和试验,确定其软岩变形力学机制为高应力膨胀性软岩,提出了锚注法联合支护技术方案,并做了详细的支护设计.工程应用效果表明,锚注法联合支护技术是一种能够有效控制永城矿区深部软岩巷道变形破坏的支护形式.     

深井破碎软岩巷道变形破坏机制及支护技术

为了解决深井破碎软岩巷道支护难题,以九龙煤矿北三运输大巷为工程背景,采用数值模拟软件分析了不同侧压系数对巷道围岩塑性区和主应力差分布规律的影响,结合现场调研与围岩结构探测,揭示了深井破碎软岩巷道围岩变形破坏机制,提出了锚网索喷注+U型钢的联合支护方案。数值模拟和现场监测表明,新支护方案实现了对深井破碎软岩巷道变形的有效控制。