孤岛煤柱下破碎软岩巷道支护技术研究

为解决孤岛煤柱下破碎软岩巷道支护困难的问题,针对许疃煤矿82联络巷地质条件和巷道变形破坏特征,分析巷道失稳破坏的原因,提出了棚-索协同支护+全断面注浆加固+底板高强锚网索支护的全断面联合支护技术。结果表明:该支护技术能减小巷道围岩塑性区和低应力区,并能改善U型钢支架受力状况。82联络巷围岩变形在25 d后趋于稳定,两帮移近量最大为58 mm,顶底板移近量最大为35 mm,有效控制了巷道围岩变形,保证了巷道长期正常使用。     

高刚度大强度支护方式控制采空区巷道围岩的机理及实践

为确保巷道顺利穿越采空区,采用UDEC软件对平煤六矿煤层开采过程覆岩破坏以及应力变化情况进行模拟分析。采用太沙基地压理论计算了斜井穿越采空区段巷道围岩应力,在此基础上对U型钢支架结构进行力学分析,结果表明U36型钢支架能有效维护破碎围岩的完整性。提出采用提高初期承载能力、改善支架受力状况和支护结构补偿的加强支护对策。工程实践表明采用上述对策后能有效提高支护结构的整体承载能力及稳定性,确保穿越采空区破碎围岩巷道的稳定。     

深部“三软”煤巷围岩控制技术

为使裴沟煤业深部"三软"煤巷围岩变形得到控制,针对原支护设计下的围岩变形情况,36 U型钢棚支护阻力较低、巷道底板未采取控底措施等原因造成巷道围岩变形破坏。采用全封闭U型钢棚+底板锚索的支护方案,使巷道顶底板和两帮移近量在工作面回采期间基本控制在200 mm以下,帮底互控技术提高支护承载结构的稳定性和承载能力。     

采动影响下煤层上山巷道支护技术

为解决采动动压影响下煤层上山巷道围岩破碎严重、变形大等支护难题,采用现场调查、理论分析及数值计算相结合的方法,分析得出了在采动支承压力作用会使煤层上山巷道围岩岩性变差,破碎区和塑性区范围增大,致使围岩发生强烈剪胀变形的矿压显现特征,从提高围岩强度、支护阻力和支护承载结构的稳定性3方面研究了此类巷道围岩控制机理,提出了U型钢支架基本支护＋锚索结构补偿的新型支护技术,应用结果表明：对前修后扩的煤层上山巷道两帮最大位移量仅160 mm,顶底板最大位移量180 mm,表明了提高围岩强度、支护阻力和支护承载结构的稳定性可以有效地控制此类巷道围岩强烈变形。     

断层带破碎区巷道变形破坏规律与控制分析

介绍了袁店二矿F7大断层的发育情况,采用大型岩土三维软件FLAC3D分别对无断层岩体与有断层岩体2种情况下的巷道变形破坏规律进行了对比分析,结果表明,断层破碎区内巷道的应力卸压区范围更大,从而位移变化也较大,并根据其变形破坏规律,采用了全断面"U"型钢支护方式对巷道进行加强支护,监测结果表明,此支护方式能较好的控制断层破碎区内巷道围岩,保持了巷道围岩的稳定性。     

超千米深井高地应力软岩巷道底鼓机理及支护技术研究

针对磁西超千米深井高地应力软岩巷道底鼓量大、难支护的问题,采用理论分析、数值模拟以及现场观测的方法分析了巷道围岩力学特征及形成底鼓的主要影响原因,提出了巷道围岩全断面U型钢支护和底板深浅部围岩锚杆(索)联合支护技术。现场实施效果表明总回风巷整体断面顶底板移近平均值为144 mm,移近平均速度为3.5 mm/d,两帮的移近平均值为124 mm,移近平均速度为3.1 mm/d,高地应力软岩巷道底鼓得到了有效控制。     

深井大断面巷道围岩破坏机理及控制研究

针对深井大断面巷道围岩破碎难以形成承载结构的控制难题,以五家沟矿为背景,采用现场观测、理论分析及数值模拟等方法,通过研究800m深井条件下不同断面巷道的围岩应力、变形及破碎顶板的破坏规律,可知巷道断面的增大致使围岩中容易积聚较高的应力值,进而对巷道围岩破坏起到了主导作用。提出了"锚网梁+U型钢支架+喷浆"的联合支护方案,现场实施后围岩变形明显减小,巷道围岩处于稳定状态。     

煤柱底板巷道围岩控制技术研究

许疃煤矿82联巷原有支护方式为36U型钢支架喷浆支护,受巷道上方煤柱上高支承压力的影响,巷道变形强烈。根据巷道现有变形破坏特征,分析了其破坏内在原因,采用FLAC2D6.0软件对不同的支护方案进行数值模拟对比分析。结果表明,棚索协同支护+全断面注浆加固+底板高强锚网索支护,有效改善了巷道浅部围岩结构,现场工业性试验结果表明,巷道围岩变形量小,围岩变形得到有效控制。     

基于松动圈理论的破碎软岩巷道支护研究与应用

首旺煤矿综采工作面回采巷道顶板破碎,围岩软弱,变形量较大。基于围岩松动圈理论,对首旺煤矿回采巷道的破碎机理和围岩变形机制进行分析,并根据围岩松动圈支护理论,确定锚杆支护的具体参数,设计采用锚杆+注浆联合支护来控制巷道的破坏变形。基于数值模拟结果,对支护后工作面回采巷道的屈服破坏特征、巷道围岩垂直应力、巷道围岩位移特征进行了分析。现场工业试验表明,采用锚杆+注浆联合支护技术后,巷道顶底板移近量和两帮移近量明显降低,巷道完整稳定,可以很好的控制破碎软岩巷道变形,提高巷道的整体稳定性。     

深部开采软岩巷道过断层围岩控制技术研究

为解决山西马道头煤矿三采区轨道大巷通过F13断层时,由于地质构造复杂,顶底板岩层比较软,导致支护难度较大的问题,采用FLAC^3D软件对原支护措施下巷道围岩稳定性和加强支护后巷道围岩稳定性进行数值模拟,确定通过强化竖向支护来控制围岩变形。采用25U型钢强化巷道顶板、两帮支护,混凝土+网片底板加强支护。新的支护措施实施后,对巷道顶板位移量进行了考察,考察结果显示,加强支护措施可靠。     

破碎围岩巷道变形失稳特征及控制技术

针对破碎围岩巷道变形量大、围岩整体性差和支护困难等问题，以昌兴煤矿1460运输石门为试验地点，通过数值模拟与现场考察，研究原支护技术下巷道围岩变形失稳特征及机制，拟采用联合支护技术并对比分析围岩变形特征。研究表明：由于围岩强度低、支护方式单一、受开采动压影响和围岩中含软弱夹层，造成围岩松散破碎，稳定性差，顶板最大破坏深度达到4.80 m；提出了“锚网喷+U型棚拱形支架+注浆”联合支护技术，采用预应力锚索、高刚度U型钢棚、浅孔注浆及深孔锚注等支护方式强化围岩特性，形成多层复合加固拱承载结构，实现支护结构与围岩的相互耦合作用；数值模拟分析得出，修复后围岩塑性屈服区最大深度由5.56 m减小到1.07 m，降低了80.76%，围岩塑性区大幅度减小，围岩应力总体趋于均匀分布；现场试验表明，修复后顶底板位移量仅113 mm，两帮位移量78 mm，说明该联合支护技术方案可有效控制围岩变形失稳，维持巷道整体稳定。     

不同水平应力作用下巷道围岩破坏特征研究

为掌握不同水平应力作用下巷道围岩破坏特征,通过相似模拟试验方法研究了锚网索喷+U型钢支护巷道在不同水平应力作用下巷道围岩的变形和破坏特征。结果表明:随着水平应力的提高,巷道的变形先出现在拱肩和底角,围岩裂隙经历了产生—延伸—贯通的过程,巷道两帮的破坏程度小于顶底板的破坏程度,当侧压系数达到1.6,水平应力为28.0 MPa时,巷道底板出现滑移剪切破坏,且U型钢支架变形明显,当侧压系数达到2.2、水平应力为38.5 MPa时巷道变形量最大,达120 mm。     

不同水平应力对U钢支架支护巷道稳定性影响的研究

水平应力是影响巷道围岩稳定性的重要因素之一。以鹤壁二矿347工作面顺槽的实际围岩条件为基础,运用Flac3D软件模拟分析了巷道在U36钢支护的情况下,不同侧压力系数对巷道围岩的塑性区分布及位移的影响。结果表明,随着水平应力的增加,巷道两帮的变形较小,巷道的肩部变形较为严重,底臌量增加的特别明显,U36钢金属支架支护对巷道两帮的控制效果较好,而肩部和底板是薄弱环节需要加固。     

综放跨采巷道棚-索耦合协同支护技术

芦岭煤矿Ⅱ82运输上山受上方Ⅱ927综放工作面跨采影响且巷道围岩比较破碎,通过分析巷道围岩失稳机理得出了导致U型钢支架结构失稳的原因及锚索支护合理位置,提出了棚-索耦合支护技术方案;利用U型钢支架形成的基本承载结构,通过壁后充填注浆实现了破碎围岩与U型钢支架的第一次耦合,再根据巷道围岩的变形特征和U型钢支架的结构失稳类型,通过合理布置结构补偿锚索实现支护结构补偿,使U型钢支架与锚索形成二次耦合支护,进而提高支架的整体承载能力和支护结构的稳定性,在整个跨采期间巷道顶底板移近量累计475 mm,两帮移近量累计206 mm。     

大断面浅埋巷道稳定性优化机理研究

针对大断面巷道稳定性控制的难题,以内蒙古转龙湾煤矿大断面浅埋副斜井为背景,通过分析对原U型钢+钢筋混凝土支护方案优化的必要性,在理论分析和松动圈实测的基础上,采用FLAC3D有限差分软件对3种不同支护方案下巷道围岩变形和应力分布特征进行模拟研究。分析表明:锚网索支护方式增加了围岩的刚性和整体性能,避免围岩发生剪切、断裂等破坏;同时底角锚杆的设置有效地控制了巷道底鼓变形量。     

大断面巷道围岩变形机理及其控制技术研究

为解决大断面巷道断面大、跨度大、围岩易破坏变形、支护难度大的问题，结合乌苏四棵树煤矿8#井B51204运输顺槽地质条件及现场实际开采情况，对大断面巷道围岩变形破坏机理进行研究分析，通过FLAC3D软件对巷道应力及位移演化特征进行计算和分析，根据分析结果提出锚网索联合支护方案。工业性试验结果表明，采取优化的支护方案后，巷道顶板离层量最大为17 mm，顶、底板最大变形量为67 mm，两帮相对位移量为29 mm，实现了控制巷道围岩变形破坏的目的，为类似条件下大断面巷道支护提供了借鉴。     

掘进巷道穿采空区支护技术研究

矿井井下巷道穿过采空区时,由于采空区的自承载能力差、围岩强度低等特征导致巷道稳定性差支护困难,以两渡煤业二采区集中轨道大巷掘进时穿采空区的实际情况为背景,利用巷道支护理论及矿压分析,将采空区段支护方式调整为可缩性29U型钢棚支护,通过对采空区段中间部位断面进行矿压观测,得知巷道顶底板位移量约为120 mm,左右两帮位移量约为95 mm,位移值均在巷道变形安全允许范围内,有效的控制了采空区围岩变形,证实了该支护方案的可行性,为矿井后期巷道施工中遇采空区提供支护参考依据和技术支撑。     

动压巷道棚索协调支护技术应用实践

针对普通U型钢支护存在支架强度低、支护围岩相互作用关系差以及不能适应动压巷道复杂应力环境和大变形的现状,提出了以高阻可缩重型U型钢和高强度锚索为主的棚索协调支护技术,具体包括壁后充填注浆改善支护围岩相互关系,薄弱区锚索补强提高支护结构整体稳定性以及锚注加固底板控制底鼓。结合某矿巷道具体地质条件,通过数值模拟研究了不同支护方案对动压巷道围岩变形的控制效果。观测结果表明：顶底板移近量约280 mm,两帮移近量约为260 mm,采用棚索协调支护技术能有效控制巷道围岩变形。     

受邻近工作面采动影响的巷道加固研究与实践

通过对下峪口煤矿1110回风巷道原U型棚支护的失稳机理、采动影响、围岩物理化学性质和底板破坏特征的分析,得出围岩失稳破坏的主要原因,并根据结构补偿原理提出了高应力破碎煤层巷道棚-索协同支护技术。通过对围岩变形信息的检测,表明该支护技术有效的控制了巷道围岩变形。     

整合矿井沿空巷道围岩破坏机制及支护优化

针对整合矿井巷道掘进揭露采空区时煤柱宽度变小所导致的巷道持续变形、原有支护失效的围岩控制难题,分析了不同宽度煤柱条件下沿空巷道的顶板结构及应力场分布状态,得出支承压力峰值位置随煤柱宽度的变化规律,巷道原有支护失效的主要原因为围岩的应力环境差及支护强度低。通过数值软件模拟了不同巷道断面的围岩应力分布状态,提出采用U型钢可伸缩拱形支架进行原有矩形巷道断面的优化,并结合水泥背板及充填缓冲材料构建巷道空间。近两年的监测结果表明,错车硐室2表面位移值为0,巷道喷浆完好,未发生开裂剥落等破坏现象,表明采用U型钢可伸缩拱形支架进行揭露采空区段巷道的支护优化是合理可行的,为类似地质条件下的巷道支护提供了技术借鉴。