荣华矿上山巷道底鼓治理技术研究

以荣华矿3采区轨道上山为例,分析了该巷产生底鼓的影响因素,依据围岩状态的不同,对上山完整围岩段和断层破碎围岩段进行分段,分别采取"反底拱+底板锚注"、"反底拱+全断面锚注+帮锚索"支护技术控制底板及两帮。铺设底拱时,针对上山巷道倾斜及运输量大的特点,提出了"分段短距超挖"技术。结果表明,该支护方式能够有效地治理巷道底鼓,为上山底鼓治理积累了宝贵经验。     

基于“卸-让-支”理念的大巷底鼓控制技术应用研究

针对晋煤集团岳城矿大巷底鼓现象严重、帮部煤体结构破碎严重威胁大巷稳定性的问题,基于影响因素分析,结合现场工程实践经验,提出了基于“卸-让-支”理念的巷道围岩底鼓控制技术体系,从滞后拉底后巷帮支护的锚杆和锚索参数设计及底板反底拱支护设计等方面给出了破碎围岩巷道底鼓控制技术措施。采取底鼓控制技术后,有效缓解了大巷底鼓现象,大大降低了底鼓对生产的干扰。     

高应力软岩硐室高强稳定型支护技术

某矿42采区变电所巷道掘出后变形严重,巷道基本不能使用,为了保证变电所在服务年限内的正常使用,研究了新型支护方案。提出了顶帮棚索协同支护结合壁后充填注浆增加结构稳定性,提高围岩承载能力,底板底反拱锚索支护控制底鼓。通过方案实施后的位移观测,方案有效控制了围岩变形。     

亭南煤矿东翼轨道大巷底鼓力学机制及控制技术

为解决亭南煤矿东翼轨道大巷底鼓问题,采用现场调查、围岩物化成分分析、吸水软化试验和数值分析等方法,研究了亭南煤矿软岩巷道底鼓特征、影响因素和变形力学机制。结果表明:底鼓主要是由于巷道底板岩层岩性软弱膨胀性强,底板在无支护状态下成为巷道变形和应力释放的主要空间,巷道底角软岩在两帮应力传递作用下产生剪切塑性大变形,向底板中部挤压形成底鼓。提出了底板隔水、加固、控制变形的治理原则,采用混凝土反底拱+金属焊接网+底角管缝式锚杆的支护形式,对底板进行加固。通过现场监测和数值分析,表明新支护能够改善底板围岩受力状态,切断底角剪切滑移变形,有效控制巷道底鼓变形。     

软弱破碎顶板巷道围岩变形机理及控制技术

针对软弱破碎顶板巷道支护困难的问题,通过现场调查和钻孔探测发现软弱破碎顶板巷道围岩具有自稳平衡拱结构,但极不稳定,在扰动作用下表现为局部到整体的连锁失稳特征。现场取样进行试验,发现顶板破碎岩块强度低,帮部煤块裂隙发育、底板泥岩软弱是造成巷道全断面变形失稳的主要原因。原支护棚架架型不合理、接顶效果差、支护缺乏整体性以及支护系统不能协调变形是导致巷道失稳的直接原因。进一步试验表明,该巷道的软弱破碎岩样在侧限约束条件下压实后具有较高的承载能力,在无侧限约束条件下则难以自稳。掺入一定水泥进行胶结后形成的弱胶结岩体,其稳定性和承载能力有明显提高。结合普氏自然平衡拱理论和"类双曲线"模型,构建了软弱破碎顶板巷道围岩"抛物线-半双曲线"破碎边界扩张模型,发现软弱破碎顶板载荷呈指数形式增长,当帮部煤体不稳定时顶板载荷急剧增加,而底鼓是造成帮部失稳的重要因素。因此,提出了强力控制软弱破碎顶板,强化约束帮部煤体,加强隔水预防巷道底鼓的控制原理和"控顶先固帮,固帮先护底"的支护原则。针对州景煤矿5305工作面的实际情况提出了"双层金属网+喷射混凝土+预支撑囧形棚架+可缩性纵向连接器"的组合控制技术,经初步的现场工程实践,取得了较好的支护效果。     

大断面软岩巷道底鼓控制技术研究

某矿51采区运输下山掘进过程中受软弱易风化泥岩影响,由于底板未采取控底措施,底鼓量90 d后达900 mm,亟需对其展开控底技术研究。针对实际工况从巷道围岩性质、原岩应力、地质构造和支护形式四个方面对底鼓的影响作了分析。数值模拟结果表明:底板治理不仅能进一步缩小塑性区发育范围,还能有效促使残余变形能在支护承载结构周围及深部围岩中较为均匀分布,有利于支护承载结构的稳定。提出了采用全断面锚注和混凝土反拱联合支护方法控制软岩巷道底板变形破坏的思路,并提出了支护方案,现场工业性试验结果表明:巷道支护效果良好,巷道围岩变形得到有效控制。     

软岩巷道锚网反底拱技术的应用探讨

通过理论研究与现场试验,论证了软岩巷道底板采用锚网反底拱支护技术的可行性。实践证明,锚网反底拱与巷道顶帮支护相接,可形成封闭的组合加固体,该组合体既具有很高的承载能力,又具有良好的可缩性能,能够有效的控制三软岩层底鼓,减少巷道变形与破坏,较好的满足了巷道掘进和工作面回采期间的生产运输要求。     

芦沟矿底抽巷锚注加固技术应用与研究

芦沟煤矿地处豫西三软煤层矿区,32141底抽巷作为32141工作面掘进前及回采前在二₁煤层底板内的瓦斯抽放巷,巷道埋深相对较深且围岩松软破碎。通过对原支护调查及围岩取样的实验分析,得知巷帮和底板泥岩无水强度较高,遇水分解,且含有膨胀性矿物,易造成巷道底鼓。针对以上情况且结合实际,对巷道进行了不同方案的数值计算,经过比较分析最终采用“锚网索喷+锚注”联合支护技术,利用锚杆注浆来强化巷道两帮和底板泥岩的强度,再配合锚杆、锚索达到锚杆、锚索和注浆加固围岩之间的协同支护能有效控制巷道底鼓。实践检验证明,锚注支护大大提高了围岩的支护效果。     

亭南煤矿深部软岩巷道底鼓“四控”机理及应用

针对亭南煤矿深部软岩巷道底鼓大变形现象进行深入研究,综合采用现场工程地质调查、物化分析、数值模拟计算、现场测试等方法,分析得出西翼轨道巷道底鼓的复合型变形力学机制,提出采用"四控一措施"新技术将复合型变形力学机制转化为单一型变形力学机制,即将顶板、两帮、底角和底板四部位看作是相互联系的整体,综合控制各部位变形,并结合防治水措施,达到有效控制底鼓的目的。"四控"是指:在顶板施加锚杆并在关键部位施加锚索,有效降低来自顶板并传递至底板上的应力;通过施加底角锚杆,利用材料自身抗弯刚度,切断底板基角塑性滑移线;帮部打入锚杆,增强帮部岩体强度,减小发生底鼓底板宽度;施加反底拱对底板作用均匀一致的支护反力,形成封闭的支护体系。"一措施"是指:及时设置排水沟,避免排水不畅积水浸入底板造成膨胀性底鼓;对顶板及两帮围岩做喷浆处理切断裂隙水路径;巷道挖底后立即铺设干石灰粉垫层封闭底板围岩。工程实践表明,该项新技术在亭南矿有效地控制了软岩巷道底鼓变形。     

千米深井煤巷底鼓特性及控制研究

针对邢东矿千米深井煤巷底板大变形的控制难题,在总结深井煤巷变形机制及支护机理的基础上,分析-980m水平第一联络巷底板变形失稳的主要原因,并结合现场地质生产条件,提出顶帮"锚网梁索"和底板"U型钢反底拱+底板锚杆+混凝土回填"的联合控制技术,并现场应用。现场实践表明,采用该方案45d后巷道变形趋于平稳,顶板最大下沉量47mm,两帮移近量98mm,底鼓量32mm,解决了-980m水平第一联络巷强烈底鼓的围岩控制难题,并为类似巷道围岩控制提供了技术支撑。     

回采巷道破碎底板底鼓机理及控制对策

针对义棠煤矿10502工作面回采巷道发生强烈底鼓的现象,采用现场实测、室内岩石力学试验及理论分析相结合的方法,建立回采巷道底鼓力学模型,对底鼓机理及其控制对策进行研究。结果表明:对于破碎底板围岩,在两帮煤体传递的支承压力作用下形成塑性滑移线场,当一定宽度内煤体底板围岩产生的被动朗肯区宽度等于巷道宽度时,定义这一宽度为底鼓影响区;底板围岩破碎的回采巷道发生底鼓的主要原因是底鼓影响区内的垂直应力超过底板岩体的极限载荷;通过施加底角锚杆,既能切断底板塑性滑移线,阻止围岩移动,又能起到"销钉"作用,对底板"弱面"进行加固,提高其抗剪切强度,从而控制底板围岩;当底角锚杆的支护强度达到0.5 MPa时,监测结果显示随着工作面推进回采巷道最大底鼓量仅为86 mm。     

厚煤层开采切槽卸压控制底鼓技术研究

针对某矿厚煤层开采巷道底鼓问题,研究采用现场监测与理论分析相结合的方法对巷道底鼓机理及其控制技术进行了研究。结果表明：采动压力影响下,巷道底板破坏宽度达1.65 m,底鼓量达270 mm,在底板两帮剪切力的作用下,致使底板软弱岩体沿剪切面凸起形成底鼓。底板切槽形成的“强-弱-强”结构,可以限制巷道底鼓变形的发展。基于切槽卸压机理,提出了“巷道顶帮锚索+锚杆+网带联合支护与底板切槽卸压”巷道底鼓控制措施。现场实践表明,该技术可有效控制巷道顶帮变形底板底鼓巷,可为类似条件矿山巷道底鼓控制提供工程借鉴。     

深埋大采高综采面采动巷道底鼓机理及控制研究

围岩稳定性是影响煤矿巷道正常使用的关键,巷道底鼓是制约矿井高产高效的关键因素之一。以宁东矿区梅花井煤矿232204辅运顺槽地质条件为背景,采用现场调研、理论分析、数值模拟的方法研究了巷道底鼓机理。研究发现巷道底板无支护和采动影响是巷道底鼓的根本原因,在原支护条件下巷道围岩呈不均匀收缩状态,顺槽发生挤压流动型底鼓。提出了巷道优化支护方案并进行验证。结果表明：巷道底板最大破坏深度为3.2 m,优化支护后,巷道底鼓量由原支护条件下的1150 mm减小到350 mm,两帮对底板软岩产生的“挤压”效应得到了有效缓解,整体围岩系统在“顶-底-帮”优化支护后能实现长期稳定。     

高侧压软岩巷道破坏机理及控制技术研究

为揭示高侧压软岩巷道底鼓和侧鼓的机理,以陕西某铜矿为工程背景,从岩体性质、地应力分布、巷道形状和支护条件等方面进行了理论分析和FLAC3D数值分析。结果表明:巷道底鼓和侧鼓的根本原因是围岩软弱破碎和水平地压大,顶板矢跨比为0.33、底板矢跨比为0.2、侧帮矢跨比为0.09时对控制巷道变形最为有利;与直墙平底三心拱相比,马蹄形巷道顶板下沉量下降为6.8%,底鼓量下降为20.7%,侧鼓量下降为10.7%;与不耦合支护相比,耦合支护使巷道底鼓量降低34.1%,侧鼓量降低41.4%;与底板不支护相比,底板支护底鼓量降低20.4%,侧鼓量降低15.5%。在优化巷道形状的基础上,采用"喷锚网+全断面钢架+架后袋装充填圈"的联合支护方式,顶底板移近量为14.5 mm,两帮移近量为32 mm,能够保证巷道稳定。     

深部巷道底鼓原因及治理技术研究

为了对深部巷道底鼓进行治理,分析了研究区原岩应力,得出了研究区最大主应力方向大致为东向西分布,研究了巷道底鼓原因,主要有最小水平主应力的影响、巷道底板泥岩等软弱层的影响、巷道底板和底角缺少有效支护、相邻巷道掘进的动压影响和围岩蠕变变形。然后采用反底拱+大直径锚索束+深浅孔注浆技术,使巷道底板得到了有效的控制,减少了底板变形。研究为类似工程条件的巷道底鼓的治理提供了技术支持。     

孤岛工作面沿空巷道底鼓控制技术

某矿21101孤岛工作面沿空软岩巷道围岩应力大、矿压显现强烈、巷道底鼓较严重。对此,结合巷道底鼓特征,分析了巷道围岩岩性、留设煤柱宽度、支承压力、帮顶支护等对巷道底鼓的影响机理,分析了该类巷道发生强烈底鼓的原因,在此基础上,首先加帮固顶,然后采用底反拱控底技术,形成帮底互控结构控制巷道强烈底鼓,实践表明,该底鼓控制技术成效显著,可供类似矿山参考。     

补连塔矿7 m大采高综采面顺槽底鼓防治实践

针对补连塔煤矿22煤三盘区7 m大采高工作面巷道底鼓严重的问题,分别从开采深度、底板岩性、采动影响等方面详细分析了底鼓影响因素,并根据分析结果分别采取混凝土反底拱、铺设混凝土预制块、加大顺槽煤柱宽度、巷道加强支护等多种防治技术进行现场试验。通过试验效果对比发现,采取"铺设混凝土预制块+顶帮加强支护+超前段密集单体支护"的综合防治技术可以有效控制巷道底鼓。     

动压影响下软弱泥岩顶底板巷道支护技术研究

动压影响下软弱泥岩顶底板巷道存在围岩变形量严重问题,制约矿井正常生产。本文在对巷道原支护参数进行详细分析基础上,认为在动压影响下的泥岩顶、底板巷道未对底板进行加固从而引起底鼓量过大是造成巷道围岩变形量过大主要原因。提出采用以锚注技术为核心的巷道支护优化方案,并具体对巷道支护参数及施工工艺进行阐述。现场应用表明,优化后的巷道支护措施有效对巷道围岩进行控制,底板底鼓量控制在10mm以内,确保了巷道使用安全。研究结果可以为类似情况下的其他矿井巷道围岩控制提供一定借鉴。     

泥质底板动压巷道底鼓机理及控制技术研究

针对棋盘井煤矿工作面巷道底鼓严重的问题,采用现场地质调研、理论解析、数值模拟的方法分析了巷道底鼓的主要影响因素,得出了软弱、无支护和应力集中是巷道底鼓的根本原因,发现了原支护条件下巷道围岩呈不均匀收缩状态,揭示了巷道底板是巷道围岩破坏的危险位置,提出了承压支护系统。结果表明:承压支护系统体现了支护结构与底板围岩的协同作用,巷道底鼓量由支护前的800 mm减小到400 mm,承压支护系统有效控制了巷道底鼓。     

基于FLAC仿真计算的巷道底鼓预控技术"

采用FLAC模拟分析的方法,对某矿红土层中巷道采用底拱和反底拱2种不同支护方式下围岩力学行为进行了研究,系统分析了不同支护方式下围岩应力、位移及塑性区的变化情况。研究结果表明:采用反底拱进行硐室支护后,硐室底鼓量为50 mm,顶板监测点下沉量为50 mm,均为采用底拱支护技术的1/9左右;底板的垂直流变速度为8.64 mm/d,为采用底拱支护技术的1/3;最大应力明显降低。反底拱支护显著提高了围岩的强度和承载能力,有效地控制了软岩巷道的底板变形膨胀。