大断面软岩硐室锚网支护技术研究

以桃园煤矿二水平泵房地质条件为基础,通过对大断面硐室现场调查分析,总结泵房变形破坏特征,采用理论分析研究方法,分析大断面软岩硐室巷道变形破坏原因,提出高强度稳定型锚网支护技术方案。现场工业试验和试验效果表明该项支护技术能够有效控制大断面软岩硐室围岩变形,对此类条件下的硐室具有推广意义。     

深部大断面软岩硐室加固技术研究

深部大断面软岩硐室具有围岩破碎、断面大、应力大等特点,其支护维护困难.以某矿变电所为研究对象,通过理论分析和数值模拟研究了深部大断面软岩硐室的破坏特征,分析了“喷 锚 注”加固技术的机理,并提出了“三喷＋锚固＋注浆”的 支 护 方 案.监 测 结 果 表 明,大 断 面 软 岩 硐 室 经 过“喷 锚 注”支护后,两帮最大移近量为１０８．９mm,顶、底板最大移近量为１０９．５ mm,软岩硐室变形较小.实践表明,“喷 锚 注”加固技术可以有效地维护深部大断面软岩硐室的稳定,对解决相似地质条件下的深部大断面软岩硐室及巷道支护提供了借鉴,为深部大断面软岩硐室及巷道支护稳定性控制难题有重要的实践意义.     

深井软岩大断面硐室二次锚网索耦合支护技术研究

当前我国煤矿深井软岩巷道普遍存在所处地应力水平高、围岩强度低的问题,矿井基建过程中以往大断面硐室采用的混凝土碹、棚式支架及普通锚网支护方式已难以控制围岩的强烈变形,在分析软岩巷道变形特征和以往支护失效机理基础上,针对大断面软岩硐室特点,提出二次锚网索耦合支护技术方案,并成功应用于工程.     

软岩特大断面硐室卸压支护技术研究

 为了解决软岩特大断面硐室变形大、围压大、难支护的问题,以沙吉海煤矿仓顶硐室为工程背景,根据其工程地质条件和围岩自身的特点,借助FLAC3D有限差分程序进行了传统支护下的数值计算,结合软岩工程力学理论及室内物化试验结果,深入分析了仓顶硐室的破坏机理,提出了恒阻大变形锚网索+刚柔层+底角锚杆耦合支护的力学控制对策。通过恒阻大变形卸压锚杆+刚柔层支护的双重让抗体系,以适应围岩产生的大变形,卸掉过高的非线性膨胀能,同时支护系统又具有足够的工作阻力,限制围岩产生破坏性变形,进而达到围岩—支护变形协调、保证工程稳定的目的。实践表明,该支护技术有效地控制了软岩特大断面硐室围岩的大变形破坏,取得了良好的支护效果。     

锚网喷注联合支护技术在硐室修复加固中的应用

随着国家对矿产资源的开采逐渐向深地延伸,如何控制硐室大变形,确保支护结构的有效性成为深部软岩硐室支护的首要问题。本文以广西某复杂地质条件地下锰矿大断面硐室为工程背景,基于现场监测硐室大变形破坏及支护失效,运用FLAC3D精细化模拟了硐室围岩破坏变形的演化规律,讨论了地层侧压力、岩体软化系数、不同支护形式3个因素对硐室围岩变形、塑性区范围等的影响规律,基于此,论证了锚网喷支护对深部硐室支护具有明显的局限性,而锚网喷+锚注联合迭加支护技术是一种行之有效的围岩控制方式。监测结果表明：采用锚网喷+锚注联合迭加支护技术能够有效地控制深部硐室大变形,能保持硐室的长期稳定与安全。     

井底大断面关键永久硐室围岩变形机理及其控制技术

为解决井底大断面换装硐室一次支护围岩大变形问题,基于成庄煤矿大断面硐室围岩地质力学条件和变形特征,采用理论分析、数值模拟和现场试验的方法从大断面硐室围岩应力分布特点和支护承载结构稳定性两方面分析了大断面硐室围岩变形破坏的原因,并针对硐室围岩变形破坏的特征及其控制要求,研究提出在注浆原位加固提高原有锚网支护与围岩共同形成的支护承载结构完整性和强度的基础上,进一步采用全长预应力锚固强力锚索增强支护承载结构的稳定性的技术方案,对成庄矿井底大断面关键永久硐室进行二次加固。试验结果表明,巷道围岩变形量为8mm,底鼓为13mm,有效控制了硐室围岩的大变形。     

深井大断面“三软”硐室全断面二次锚注加固试验研究

为了更好地解决深井大断面"三软"巷道或硐室围岩难支护问题,基于赵庄煤矿盘区泵房的地质条件和变形破坏特点,提出了由初次高性能锚网喷支护和二次锚注支护组成的动态迭加耦合支护技术方案,并给出了详细的技术参数。研究结果表明:通过二次锚注加固,可形成积极主动有效的全断面锚注支护结构和多层组合拱(梁)结构,实现与巷道围岩的共同承载,提高了支护结构的整体性和承载能力,并使支护体内锚杆、锚索均转化为全长锚固,能够保证硐室围岩和支护结构较长时间内的稳定。工程应用实践表明,全断面二次锚注加固技术有效地控制了硐室变形,支护效果良好,具有良好的技术推广价值。同时,也为其他"三软"巷道或硐室的支护设计与施工,提供了理论依据和实践参考。     

大断面软岩硐室稳定性控制技术

为解决大断面软岩巷道控制难度大的问题,基于弹塑性理论,分析了硐室断面尺寸和支护阻力对大断面软岩硐室围岩变形破坏的影响特征。以新上海一号煤矿主井箕斗装载硐室为工程背景,在岩石抗压强度、围岩松动圈厚度和围岩强度测试的基础上,采用FLAC3D有限差分软件对3种不同支护方式下硐室围岩的变形破坏规律和塑性区发育情况进行模拟计算和分析。结果表明:与传统的锚杆索支护相比,锚索+格栅钢筋混凝土联合支护结构具有更好的整体性能,支护后的硐室围岩塑性区和表面变形明显减小。现场工业性试验表明:中室围岩最大内挤变形量仅为5.5 cm,且支护稳定后,围岩应力较小,硐室围岩稳定性得到充分保证。     

兴安矿深部泵房吸水井硐室群支护研究与应用

随着矿井开采深度的增加,深部软岩硐室群稳定性控制已成为困扰国内外工程界的难题.为了更好地控制大断面硐室群破坏问题,结合鹤岗矿务局兴安矿四水平泵房吸水井大断面硐室群工程实例,通过现场调查和理论分析,提出了兴安矿四水平泵房吸水井大断面硐室群锚网喷+锚索+底角锚杆耦合支护技术,并在工程中得到了验证.     

软弱岩层中大断面硐室施工与支护技术研究

针对姑山铁矿和睦山矿区-300m水平井底车场中央变电所硐室围岩具有松散、软弱和破碎的特点,以软岩巷道支护理论为基础,提出了大断面硐室合理的支护结构与施工方法,简要分析了实现硐室稳定的支护机理,提出初次支护采用锚网喷与低预应力锚索支护,而二次支护采用锚注全断面支护,形成复合锚固支护结构,给出了硐室结构的具体支护参数和施工工艺。应用和现场监测结果表明,由初次锚网喷与锚索和二次锚注组成的复合支护结构满足了软岩地层中大断面硐室的支护要求,取得较好的技术与经济效果。     

复杂条件下大断面硐室围岩稳定性控制研究

针对陈四楼煤矿九采区复杂地质条件下大断面硐室围岩经常大面积严重破坏且围岩稳定性控制难度不断增大的问题,采用现场调查、试验研究和数值模拟的方法,分析了硐室围岩变形破坏特征,提出了锚杆锚索协同支护控制技术。采用数值模拟软件FLAC^3D对锚杆锚索支护后硐室围岩的水平应力场、垂直应力场及破坏场分布进行模拟,结果表明:硐室围岩支护效果良好,硐室能保持长期稳定。对类似条件下大断面硐室支护具有一定的指导意义。     

大断面软弱破碎围岩煤巷演化规律与控制技术

随着矿井开采深度与巷道断面尺寸的增加,煤巷围岩松软、破碎程度越来越严重,煤巷顶板冒落的危险性增大,大断面煤巷支护与维护难度随之增加。基于煤巷围岩松动圈测试与分析,揭示了大断面软弱破碎围岩煤巷变形破坏特征;采用FLAC3D模拟研究了不同巷道布置方式、顶煤厚度、巷道高宽比及侧压系数等条件下大断面软弱破碎围岩煤巷开挖后围岩变形特征、塑性区演化规律及应力分布特征,为煤巷优化布置、合理支护方案与参数的选取提供了理论依据;针对大断面软弱破碎围岩煤巷变形破坏特征与支护难点,提出了全断面锚网索喷初次支护、高预应力锚索与锚注二次加固组成的"三锚"联合支护技术方案,采用数值模拟分析与相似材料模型试验,验证了该方案的合理性与围岩控制效果,并进行了井下工业性试验。监测结果表明,采用"三锚"联合支护技术,有效地控制了大断面软弱破碎围岩煤巷的大变形与底臌,维持了煤巷围岩与支护结构的稳定及安全。     

袁店一井大断面软岩上山底鼓综合治理技术

针对大埋深大断面软岩巷道围岩变形严重,反复维修工程量大,底鼓突出的问题,结合工程实践,分析了巷道的底鼓的变形机理,并采用数值模拟方法研究巷道的变形破坏规律及影响因素。给出了大断面软岩上山底鼓治理技术方案,确定了锚注联合支护技术的设计参数。现场应用表明,采用锚索、底脚底板注浆锚杆和槽钢耦合支护底鼓控制方法,有效地控制了巷道的底鼓变形,取得了良好的围岩控制效果。     

超大断面硐室围岩变形破坏机理及控制

针对断面面积近100 m2的大采高支架换装硐室,采用现场观测、数值模拟等方法分析其变形破坏机理:硐室断面增大致使围岩破碎区、塑性区增大,超大断面硐室塑性区半径达到普通断面硐室的2.2倍;断面增大引起掘进扰动应力增高,而锚杆加固厚度小、初期支护阻力小致使软弱围岩严重变形破坏。针对支架换装硐室0~2.5 m的破碎区、2.5~8.0 m的塑性区,提出了分区耦合支护围岩稳定控制原理:硐室围岩由浅至深破坏程度逐渐减小,达到稳定所需支护强度逐渐减小,采用高强高预紧力"锚杆、注浆锚索、锚索"支护及"分区注浆加固"技术,可形成针对破碎区、塑性区和弹性区的3个相互联系的承载圈,从而满足各个分区支护强度需要,实现支护结构和围岩共同承载,保证围岩稳定。     

深部软弱破碎复合顶板煤巷稳定控制技术

针对深部软弱破碎复合顶板矩形断面煤巷易冒顶、大变形、难支护等特点,基于锚杆和锚索支护理论,提出了兼具组合梁和组合拱承载效应的梁-拱锚固承载结构,分析了梁-拱锚固结构的几何特征,揭示了不同锚固参数条件下梁-拱锚固结构的形成过程及演化规律,反映了不同支护形式下煤巷顶板的锚固结构效应。采用FLAC~(3D)模拟研究了4种支护技术方案条件下深部软弱破碎复合顶板煤巷围岩位移与塑性区损伤扩展演化规律,揭示了不同支护技术方案对矩形断面煤巷围岩的控制效果,验证了采用基于梁-拱锚固结构的深部软弱破碎复合顶板矩形断面煤巷支护技术方案的合理性,并进行了井下工业性试验。监测结果表明,采用"梁-拱锚固结构"支护技术方案有效地控制了深部软弱破碎复合顶板煤巷离层与大变形,维持了深部软弱破碎复合顶板煤巷围岩与支护结构的稳定及安全。     

千米深井大断面硐室双强壳体支护技术

针对山东唐口煤矿西部轨道并联巷2 m绞车房硐室埋深超千米,顶板及两帮收敛变形大,底鼓现象严重,需反复维修的工程难题,在分析深部大断面硐室围岩破坏机理的基础上,提出了千米深井大断面硐室双强壳体支护技术,并设计了"锚注支护+格构衬砌支护+强基础梁锚注支护"的支护方案及其工艺流程。工程应用结果表明:25 d后顶底板锚索载荷趋于稳定,监测顶底板锚索最大载荷分别为131 kN和117 kN,最大载荷远小于破断载荷,锚索受力合理;采用双强壳体支护40 d后,围岩变形基本趋于稳定,90 d后顶底板最大移近量仅为64 mm,变形率为1.14%,表面未出现破裂现象,硐室围岩变形得到有效控制;该技术为唐口煤矿创造直接经济效益449万元,经济效益显著。     

阳城矿深部复合型软岩大巷破坏机制与支护设计

针对阳城煤矿南翼软岩大巷严重底鼓和断面收缩等非线性流变大变形控制难题,综合采用力学试验、现场测试和理论分析等方法,分析了南翼大巷围岩的地质力学特性和破坏特征;通过建立受二向均布载荷作用下的巷道力学模型,研究揭示了阳城煤矿南翼软岩大巷变形破坏力学机制。结果表明:地应力环境对大巷产生了极为不利的影响;大巷围岩属HJS复合型软岩,节理裂隙发育、松动破坏严重,使得可承载的完整岩层厚度较小是大巷破坏严重的关键因素。基于大巷复杂的破坏机制,提出了以锚注为主体的锚网索喷注联合支护方式,并设计使用了新型的注浆锚索,注浆管+注浆锚索深、浅耦合注浆,取得了良好的现场应用效果,实现了软岩大巷变形的有效控制,为类似巷道工程提供了参考。