弱胶结软岩地层中煤巷支护技术研究

查干淖尔一号矿井的主要巷道设在2号煤层中,为中生代白垩纪地层,成岩年代较晚,岩层胶结性较差,煤层顶、底板主要以泥岩、砂质泥岩为主,为典型的弱胶结软弱围岩巷道。针对该类软岩的特点,确定"一次高强、均匀让压,先柔后刚、柔让适度;二次强刚、阻抗防水,强化围岩、整体稳定"的支护理念,在全煤巷道采用锚索+U36浅底拱型钢棚+锚注+底板抗阻锚索束加固方案,取得了良好的支护效果。     

弱胶结软岩巷道围岩非协同变形及灾变机制

西部矿区弱胶结软岩地层极不稳定,巷道常布置在煤层,形成全煤和半煤半岩2种布巷方式。基于接触单元法及非线性接触理论,建立弱胶结软岩地层2类布巷方式的数值计算模型,考虑岩层界面效应,分析顶板的离层变形机理,揭示顶板、两帮及底板的变形规律,并进一步获得不同顶板刚度下2类巷道离层破坏的演化特征,阐明2类巷道的灾变发展过程。所得结果表明:2类巷道的顶、底及两帮的变形具有非协同性,底板位移收敛较快,变形量相对较小,围岩变形以顶板和两帮为主,相比而言,全煤模型的稳定性更好。当顶板取不同刚度时,监测点的铅垂位移初始呈"阶跃式"突跳特点,然后平稳增长至稳定值。而且距离巷帮越近,监测点的铅垂位移越大,位移突跳越明显。这种位移"阶跃式"突跳,可以看作围岩产生非稳定破坏的标志。现场钻孔电视对离层情况探测表明,该数值计算结果具有较高的可靠性。     

软岩巷道锚杆支护研究新进展

以大量实测资料为依据，分析了国内外软岩巷道锚杆支护的技术现状和特点。通过定量分析，认为我国目前软岩巷道锚杆支护的主要技术问题是锚杆支护系统支护强度不够。考虑软岩巷道围岩变形特点，提出我国发展软岩巷道锚杆支护的技术关键是：提高系统强度以控制围岩变形，提高支护系统柔性以适应围岩变形。其中提高支护系统强度控制围岩变形更为重要最后，提出了我国发展软岩巷道锚杆支护的技术途径。     

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。     

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。     

杨家村矿弱胶结软岩大断面煤巷变形特征研究

黏土为分析杨家村矿弱胶结软岩大断面煤巷变形特征,采用现场调研、室内实验、现场实测手段对围岩物理力学性质与围岩位移曲线演化过程进行较深入探究,结果表明:岩石软化系数约为0.23,属于软化岩石;围岩具有易吸水、膨胀、强度低、胶结性差,且易发生塑性变形的物理力学特征;顶板围岩变形整体大于底板与帮部;不同区段顶板围岩位移程度具有差异性;顶板深基点岩层位移大于浅基点岩层位移;岩层位移曲线总体上初期变化速率较快,后期呈"台阶"式演化特征,各基点曲线演化过程在时空上近似同步;缩小巷道宽度,改变支护锚固方式,提高支护强度,适度泄水与排水并及时喷浆封闭围岩,有助于维护该类巷道围岩稳定。     

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。     

淋水条件下弱胶结软岩巷道变形破坏特征与支护技术

为研究淋水条件下弱胶结软岩巷道合理的支护技术,以色连二矿12307回风巷为背景,考虑弱胶结砂质泥岩强度和体积随淋水时间的变化,对其在"锚带网索梁"支护条件下的应力、变形以及塑性区变化特征展开数值模拟研究,并提出了支护改进措施。研究结果表明:"锚带网索梁"支护条件下,受淋水影响,弱胶结软岩巷道围岩径向位移将随着巷道向前掘进而呈指数衰减方式持续增长,最终其顶底板、两帮移近量将分别达750、200 mm;进行"增加锚杆长度、改金属网为钢筋网喷射混凝土、顶板以及两帮进行锚索加强"支护改进后,弱胶结软岩巷道围岩径向位移最大仅为29.0 mm,而塑性区破坏深度则都基本稳定为3.0 m,有效地保证了巷道安全。     

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。     

深埋弱胶结软岩巷道变形破坏规律与控制对策北大核心

为研究深埋弱胶结软岩巷道的变形破坏规律并确定合理的控制对策,以余吾煤矿南翼总回风巷工程为例,通过改变应变软化模型参数来反映弱胶结软岩的泥化以及膨胀特征,对巷道掘进过程中围岩的应力、变形以及破坏规律展开数值分析,并在此基础上提出了"锚喷+注浆+反底拱"联合支护控制对策。研究结果表明:常规锚喷支护条件下,深埋弱胶结软岩巷道顶底板以及两帮围岩的径向位移将在巷道向前掘进24 m后达到734.2、490.3、549.6 mm,同时,它们的松动区深度将分别增至5.6、2.8、3.0 m,而塑性区深度则扩展至9.5、8.8、13.7 m;而采用"锚喷+注浆+反底拱"联合支护后,巷道围岩径向位移和塑性区深度将分别减小91%~94%和71%~74%,且达到稳定的时间也大大缩短。     

南山煤矿软岩巷道恒阻控制对策研究

本文通过对南山煤矿东部区工程地质条件和工程现状的调查研究,发现该区域巷道发生变形破坏的范围大,具有顶板下沉量大、两帮变形严重且呈明显的不对称性、底臌等特征,因此在对该区域软岩巷道进行支护时,应使用既要满足在巷道变形初期能及时阻止围岩变形,又要满足能够持续性的吸收围岩释放出的巨大能量的支护材料,并且还要解决底臌变形严重的问题。并据此有针对性的提出了以NPR高预应力恒阻锚杆(索)+底脚锚管索为支护方案的巷道稳定性控制对策,根据现场工程地质条件和围岩性质建立相应的工程地质模型,通过FLAC3D数值模拟对支护对策的可靠性进行验证。最后以南山矿东部区-120总回风巷为工程背景,将传统支护方式和新支护方案进行实际应用对比,现场监测结果证明了支护方案的合理性。     

深部软岩巷道高预应力增阻大变形锚杆研究及工程应用

为解决深部软岩巷道大变形、返修率高等问题,在前人研究基础上研发了一种新型高预应力增阻大变形锚杆,该新型锚杆主要由托盘、夹片、杆体1、杆体2、连接套、锥形套、滑移套管等组成,可以施加不低于120 kN的高预应力,让压点可控为180~240 kN,变形量可在150~1 000 mm内灵活调节,锚杆的破断力可达到350 kN左右,且在变形的过程当中能保持较高的渐增支护阻力;室内静力拉伸特性试验结果表明,该新型锚杆与传统锚杆相比,具有“先抗后让再抗,防断增阻”的优良特性;为进一步研究新型锚杆的力学支护机理,在建立该锚杆杆体轴向力学特性曲线的基础上,采用Fish 语言编程对FLAC3D数值模拟软件CABLE单元进行了相应二次开发,数值试验获得的试验结果与室内试验结果基本完全一致,高精度模拟了大变形锚杆的轴向拉伸力学行为;典型深部大变形软岩巷道-金阳煤矿-500 m疏水巷变形机制研究表明,围岩强度低、地应力高以及锚杆初始预应力低是导致其变形的主要因素,采用传统等强螺纹钢锚杆支护已经无法解决三者之间的突出矛盾,必须设法加强支护强度降低围岩的变形速率,同时提高支护构件适应围岩大变形的能力,才能保持巷道围岩的稳定;为验证该新型锚杆的支护效果,提出了以该新型高预应力增阻大变形锚杆为核心的新“锚网喷”支护技术,数值模拟及现场监测结果表明,该支护方案可有效提高锚杆受力状态,降低围岩变形量,与原支护方案相比,围岩最终变形量减少了近60%,取得了良好的支护效果,具有重要的推广应用价值。     

林南仓矿软岩巷道变形控制技术及数值模拟研究

通过对林南仓矿-650m水平轨道石门变形破坏机理的研究,总结了巷道变形的主要原因。设计出了壁后充填的巷道支护方式,通过FLAC3D模拟计算,该支护方式能很好地控制帮顶破碎区,将巷道围岩的应力场和位移场趋于均匀化,控制了围岩的破碎大变形。工程实践证明了模拟计算的准确性,该支护形式很好地解决了软岩巷道的变形问题,保证了矿井的安全生产。     

深埋破碎软岩巷道变形破坏研究

论文通过对九龙煤矿井下巷道变形数据的实测,对深埋破碎软岩巷道的变形规律及破坏特点进行了研究,得出了其变形规律。并对围岩的变形原因进行了探讨,得出了一些规律性,研究结果对软岩支护工程实践有一定的指导意义。     

夜长坪矿软岩巷道围岩变形机理及控制

基于巷道围岩的物理、力学性质的实验室测试以及现场围岩变形的监测结果,探讨了软破围岩条件下巷道变形破坏机理和特征。通过室内试验和井下巷道试验研究了围岩的膨胀变形规律、钢纤维混凝土和高强度锚杆的力学特性。以围压恢复加固理论为指导,采用物理模拟和数值分析对支护参数进行优化,提出了带有顶、底拱的全封闭强化支护的主动和被动联合支护控制技术。工业试验结果表明,软破围岩条件下的巷道工程采用该类联合支护技术能够有效地控制巷道地压,提高了巷道抗变形能力,延长了安全稳定期。     

高地应力软岩下山非对称变形机理与控制研究

软岩巷道稳定性控制是当今深部煤炭资源开采面临的难点,以刘桥一矿Ⅱ66辅助下山为支护工程实践。现场实测发现巷道底板软弱破碎,围岩非对称变形严重;室内测试显示,围岩强度较低,且富含伊利石、长石和绿泥石等亲水性矿物;地应力测量表明,辅助下山处于高原岩应力区,最大主应力为水平应力且与巷道轴线方向夹角较大,不利于围岩稳定;理论分析显示,由于原支护方案没有采取控底措施,U型钢承载结构稳定性较差,底板破坏易带动帮墙失稳;采用FLAC3D数值模拟软件分析了邻近采掘工程对辅助下山的影响,获得非对称变形诱因和失稳的始发部位。基于上述分析,提出了"注浆锚杆+注浆锚索多层次"组合控制措施,现场工业性试验效果较好,满足安全生产需求。     

冯营矿软岩巷道持续变形控制研究

基于冯营矿巷道变形的观测数据,研究分析了冯营矿二四轨道下山及一四流水巷支护岩体变形破坏的原因,认为巷道变形是一种持续性的变形,变形速度的基本稳定于某一数值,数值的大小与支护方式有关。根据分析,采用了料石底拱加半圆拱砌碹的方式控制持续变形,实测数据证明,控制方式是有效的。不稳定的巷道顶底板相对位移速度一般大于0．5mm／d,而稳定巷道的顶底板相对位移速度小于0．2mm／d。