煤矿千米深井巷道松软煤体高压锚注-喷浆协同控制技术

针对煤矿千米深井巷道松软煤体大变形难题,以中煤新集口孜东矿大采高工作面运输巷为工程背景,分析巷道松软煤帮变形破坏特征及支护结构破坏、失效形式;采用井下试验和数值模拟相结合的方法,从锚杆锚索锚固力衰减、风化作用下煤体劣化及强流变性等方面,揭示出千米深井巷道松软煤帮大变形机理。提出千米深井巷道松软煤帮高压锚注-喷浆协同控制理念;采用数值模拟对比研究了锚杆锚索支护、锚注、锚注-喷浆3种方案巷道煤帮变形、裂隙及应力演化规律,阐明了巷道煤帮高预应力、高压锚注-喷浆协同控制原理。研发出高强度、高压、组合式注浆锚杆与高压注浆锚索,研究了注浆锚杆、锚索及注浆材料性能与锚注效果,形成了高预应力锚杆、锚索支护-高压劈裂注浆改性-表面喷浆协同控制技术。将研究成果应用于中煤新集口孜东矿,提出试验巷道锚注-喷浆协同控制方案及参数,并进行了矿压监测。监测数据表明,采用提出的高压锚注-喷浆控制方案后,煤帮结构、完整性与强度得到显著改善,锚杆、锚索锚固力大幅提升,充分发挥了高强度锚杆、锚索主动支护作用。巷道两帮收缩量降低86%,锚杆、锚索破断率大幅减少,有效控制了千米深井巷道松软煤帮大变形,为此类深部巷道大变形控制提...     

强动压松软煤层巷道煤帮变形破坏特征及锚注加固试验研究

松软煤层巷道受动压影响巷帮强烈变形破坏,传统支护难以保证巷道服役期内正常使用。以云驾岭煤矿1213工作面回风巷受动压扰动巷帮大变形问题为例,分析巷帮强烈变形破坏特征,研究巷帮滑移变形机理,提出巷帮锚注加固技术。结果表明:煤体强度低、巷道轴向与最大水平主应力近似垂直、强烈的动压扰动、巷帮支护系统与煤体强度不耦合、侧向支承压力等是导致巷帮大变形的主要原因;受开采扰动作用巷帮产生滑移破坏,使高帮侧部分锚杆支护失效,增加了巷帮灾害发生危险;巷帮注浆提高了破碎煤体的完整性和承载能力,帮锚索将浅部潜在破坏煤体与深部稳定煤体锚固在一起限制巷帮变形。现场试验及矿压监测表明:巷道煤帮总体变形仅为224mm,保证了巷道服役期内正常使用。该巷帮治理技术适用于动压影响下的松软煤巷巷帮加固。     

小回沟煤业构造带大变形巷道围岩加固技术

针对小回沟煤业2204运输巷掘进过构造带围岩变形破坏严重的问题,分析了巷道围岩的破坏原因,提出了“底板注浆锚索+巷帮分次注浆+巷帮预应力锚索”的联合支护方案。现场应用结果表明：巷道掘进通过背斜轴部后,围岩变形在30 d后趋于稳定,其顶底板最大移进量为140 mm,两帮最大移进量为160mm,整体变形量较小,加固方案能够及时有效地控制围岩变形,满足矿井安全高效生产需求。     

深井高应力巷道围岩变形特征与修复加固技术

针对深井高应力巷道围岩松动范围大、变形剧烈,返修率高等问题,以丁集矿1232(1)工作面回风巷为工程背景,采用现场调研、理论分析和钻孔窥视的方法,分析了巷道围岩的变形破坏特征及影响因素,并基于一种无机复合注浆加固材料的研发,提出了以锚索补强加固顶板围岩为基础,采用预应力中空锚杆和预应力中空锚索分步注浆加固顶板,采用预应力中空锚杆分步注浆加固巷帮。工程实践表明,该套巷修加固方案可有效控制巷道围岩的变形,巷道加固效果显著。     

深井高应力巷道围岩变形及控制技术研究

为了解决赵固一矿2号煤层11271胶带巷围岩变形破坏严重的问题,通过现场监测数据分析地质力学参数和原支护方案围岩变形破坏规律,指出围岩强度低、赋存水文地质环境复杂、应力集中系数高、支护强度无法达到要求是巷道围岩变形破坏的主要原因。提出了强力一次支护理论,采用全长预应力锚固强力锚杆锚索控制技术提高顶板初期支护预应力和支护强度,加强两帮支护的支护方案。现场试验效果表明:无论是从锚杆索受力还是从巷道顶底板和两帮变形量来看,采用全长预应力锚固强帮控顶技术后,巷道变形得到有了效控制,而且保证了正常回采。     

采动应力影响下巷道变形破坏机理及加固技术

为了揭示留巷巷道变形破坏机理,文中分析了留巷巷道围岩裂隙发育规律和围岩变形特征。针对分析结果提出了注浆加固方案,现场应用表明:注浆加固有效提高了围岩的完整性和强度,高预应力注浆锚索有效控制了留巷巷道进一步变形破坏。     

大埋深梯形巷道围岩应力分布规律及支护优化

梯形巷道围岩的应力分布呈现非对称分布的特征,容易发生应力集中,引发巷道失稳破坏。以陈蛮庄煤矿3410工作面为背景,针对巷道变形量较大且破坏严重的情况,运用巷道围岩松动圈理论,分析了梯形巷道顶板应力分布特征,推导并计算了围岩塑性区最大半径,进而对现有回采巷道支护方式进行力学分析,验算当前支护下的支护强度。运用FLAC3D数值模拟研究揭示了当前支护条件下的围岩应力分布及变形规律,面对巷道底板底鼓、顶板蠕变、高帮局部滑移现象,基于原有支护提出补强支护的方案：在高帮中部偏上位置布置一根锚索,原有支护的锚索向下移动1 600 mm;在低帮增加锚索补强支护,且原有的锚杆、锚索更换为高强锚杆锚索,提高巷道围岩的承载能力。通过数值模拟验证了优化后的支护布置对围岩的控制效果显著,能够满足生产需要,有效控制了巷道围岩的变形与破坏。     

软岩巷道全断面注浆加固技术应用

针对凤凰山煤矿三水平南翼主副水仓发生底鼓、片帮和顶板下沉等巷道围岩剧烈变形的情况,采用理论分析、现场调研的方法,分析了水仓的变形破坏原因,并在此基础上提出了巷道围岩加固的方法。分析认为,水仓顶板岩层较为松软,两帮破坏范围达到5m,巷道变形与密集巷道群布置、回采动压影响和围岩强度有关。针对这一问题,提出水仓围岩全断面注浆与高预应力锚索的联合支护方法。     

高煤帮破坏机理及控制技术

针对高煤帮巷道两帮的大变形问题,以霍尔辛赫煤层条件为例,数值模拟分析了其煤帮破坏机理,即在围岩压力下产生压剪破坏,四角形成强剪切区,连接成似"C"形剪切带,上部煤体斜向滑移,在巷帮中部变形最大;采用锚杆锚索联合支护后,剪切应变值及塑性破坏范围均有所减小。根据模拟结果及相关成功工程经验,提出煤帮层次化支护技术,即锚索或注浆锚索配合锚杆支护。在西辅运大巷进行了强力锚杆锚索控制高煤帮的现场试验,监测表明巷帮锚索有效控制了帮部顶角剪切滑移造成的失稳,巷道变形和离层均较小,取得较好支护效果。     

软岩巷道全断面注浆加固技术应用

针对凤凰山煤矿三水平南翼主副水仓发生底鼓、片帮和顶板下沉等巷道围岩剧烈变形的情况,采用理论分析、现场调研的方法,分析了水仓的变形破坏原因,并在此基础上提出了巷道围岩加固的方法。分析认为,水仓顶板岩层较为松软,两帮破坏范围达到5m,巷道变形与密集巷道群布置、回采动压影响和围岩强度有关。针对这一问题,提出水仓围岩全断面注浆与高预应力锚索的联合支护方法。     

三软煤层沿底托顶煤巷道数值模拟研究

三软煤层巷道支护困难严重影响了矿井的安全高效生产。运用数值模拟方法对三软厚煤层沿底托顶煤支护技术进行了分析研究。根据平禹一矿三软煤层巷道的地质条件,分析了三软煤层巷道变形的破坏特征和影响因素,并根据该矿二₁-13110工作面地质条件,运用FLAC^3D数值模拟软件分析了不同支护结构下巷道的位移量、主应力和围岩塑性区的变化规律。数值模拟结果表明:巷道在主被动协同支护的条件下,支护结构能充分发挥协同作用,支护效果改善明显。     

松软煤层水力压裂钻孔失稳分析及固化成孔方法

分析了煤矿井下松软突出煤层钻孔失稳变形机理,指出巷道围岩应力和钻孔二次应力是煤层施工压裂钻孔后孔壁弱结构易产生破坏失稳、易塌孔和成孔难的主要根源。提出了一种有效的区域固化成孔方法,模拟分析了松软煤层和采用高强度材料固化后钻孔周围应力场和位移变化。结果表明：松软煤层中钻孔位移变形量和塑性区范围大,钻孔易发生失稳破坏;对封孔段采取固化成孔措施后,浆液渗透填充到煤岩体的裂隙中,起到加固、充填密实裂隙作用,增强孔壁围岩的强度,钻孔变形量和塑性区范围减小,有效防止了钻孔发生失稳破坏,提高了成孔率。     

断层构造带高应力软岩巷道支护技术

根据泉店煤矿深部开采的地质条件,针对位于断层构造带的高应力软岩巷道的变形破坏特征,并采用实验室理论分析方法深入研究了在断层构造影响下高应力软岩巷道支护承载结构失稳破坏原因,研究提出新型高强稳定型支护技术。此技术采用带梁锚索对高强锚网支护承载结构进行结构补偿,以提高承载结构的承载能力和结构稳定性。该技术在现场进行了工业性试验,成功应用于泉店煤矿巷道支护实践。     

松软煤层巷道围岩变形特征及控制技术

针对松软煤层巷道围岩变形量大、支护结构破坏严重的难题,以华盖山104工作面运输巷为工程背景,在分析巷道围岩变形特征的基础上,采用数值模拟方法,研究了锚网索喷支护巷道围岩位移、应力和塑性区分布特征。研究结果表明,煤层强度低、胶结性差以及支护方式不合理是造成围岩严重变形的主要原因;锚网索喷支护巷道围岩塑性区范围较小,应力集中区位于深部,到巷道中心的距离超过6 m,并取得了较好的工程应用效果。     

全断面高预应力强力锚索支护技术及其在动压巷道中的应用

分析了目前煤矿锚索支护存在的问题,在高预应力强力支护理论的基础上,提出高预应力、长度较短的强力锚索,并全断面垂直岩面布置,是高地压、大变形巷道的有效支护方式.介绍了强力锚索及配套护表构件的力学性能,将强力锚索、拱形大托板及钢筋网组成全断面强力锚索支护系统,在锚索施加预应力的同时,给钢筋网也施加了较高的预应力,使钢筋网成为预应力支护系统的重要组成部分.在潞安矿业集团有限责任公司漳村煤矿一条与回采工作面对掘的、受2次强烈动压影响的巷道中,进行了全断面高预应力强力锚索支护技术试验,巷道支护状况发生本质变化.巷道两帮移近量比原支护方式降低90%,顶板离层几乎为0,围岩变形得到有效的控制.不仅解决了巷道支护难题,而且验证了支护理论的正确性.     

深部高应力区段煤柱留设合理性及综合卸荷技术

为避免深部矿井高应力煤柱对巷道产生的不利影响,基于塑性滑移场理论、极限平衡理论,结合数值模拟方法,以葫芦素矿井2-1煤首采区为背景,研究区段煤柱集中载荷作用下底板承压破坏范围及其对巷道围岩稳定性的影响程度。结果表明:目前葫芦素2-1煤留设的30 m区段煤柱在侧向支承压力作用下对底板岩层的影响较大,其承压破坏带覆盖整个巷道底板范围,造成巷道底臌严重。为此,提出了“一高一低”的高应力区段煤柱综合卸荷技术,即高位“钻、切、压”一体化技术切断覆岩应力传递,低位煤层小孔径爆破技术释放煤柱内的集聚载荷。现场实验结果表明:卸荷后煤柱内部应力峰值由22.5 MPa降至15.7 MPa,压降明显,巷道变形得到有效控制。     

松软煤层小煤柱动压巷道支护技术研究及实践

为解决松软煤层小煤柱动压巷道支护的技术难题,以漳村矿2202工作面回风巷作为研究背景,通过相似模拟实验对采动压力作用下的松散煤层巷道变形破坏特征进行了研究,在此基础上,对回采巷道合理的支护方式及支护参数进行了设计。并通过FLAC3D数值模拟和工业试验验证了其方案能够有效地控制松软煤层小煤柱巷道围岩的变形。     

北皂煤矿油页岩上行开采软岩巷道的影响分析及支护对策

 针对北皂煤矿油页岩上行开采软岩巷道变形较严重的问题采用UDEC数值模拟软件对煤2层开采后煤1油2层的应力状态和变形规律进行分析,得出煤1油2层在对应煤2层煤壁前方20m至煤壁后方约30m范围内产生明显的塑性破坏和拉伸破坏。对回采巷道的围岩变形情况进行了监测分析,得到了软岩巷道的围岩变形特征为：巷道变形表现为环向受压,且为非对称性;超前支撑压力的明显影响范围为30m左右。并提出了采动区内软岩巷道支护技术方案。     

中空注浆锚索在高地应力松软煤巷中的应用研究

高强度中空注浆锚索与高性能锚杆相结合的组合控制技术,能有效控制高地应力松软煤巷等该类巷道出现的巷道失稳问题.某矿3313综放工作面回风平巷在深部掘进时出现围岩变形量大、支护失效等问题,高地应力、围岩性质差和原始锚杆支护参数的不合理是导致巷道失稳的主要因素.针对该巷道特点,采用高预应力锚杆(索)支护条件下围岩适当让压、中空注浆锚索注浆以改善顶板大范围内围岩力学性质等技术,有效控制了围岩塑性区发育、提高了顶板围岩强度并改善了锚杆受力状态.现场工业性试验表明:与前期掘进巷道相比,围岩松动区缩小为1 m左右,顶板、底板及两帮的变形量分别下降了63.6%,53.3%和51.7%,高地应力松软煤巷的围岩变形得到了有效控制.     

上覆煤层开采围岩变形规律研究

为了研究上覆煤层开采围岩变形规律,确保下伏煤层的安全开采,采用FLAC^3D数值模拟软件,研究了上覆煤层开采过程中煤岩体的垂直应力变化情况、煤层顶板垂直应力与工作面推进距离关系以及上覆煤层开采围岩变形特征。研究得出,随着上覆煤层的不断推进,工作面下伏煤层支撑应力呈“M”型分布;随着工作面的不断推进,下伏煤层应力形成应力恢复区、膨胀变形区和压缩区3个区。