高应力泥岩顶板巷道围岩失稳特征及控制分析

通过对高应力泥岩顶板回采巷道破坏特征、力学变形机制及失稳原因分析,建立了回采巷道锚杆-锚索支护区变形协调方程,提出了高应力泥岩顶板回采巷道围岩控制关键技术,确定了预留断面高强预应力锚杆-锚索协调变形支护方案,并对设计方案进行了数值计算与工业性试验。结果表明:高应力泥岩顶板巷道表现为顶板破碎严重及离层量大、两帮呈非对称收敛变形与底鼓量大的特征;高应力及泥岩顶板软弱围岩是巷道围岩产生破坏的内在原因,锚杆-锚索支护强度过低及锚杆-锚索支护区非协调变形则是巷道围岩破坏失稳的外在原因;古汉山矿13051回采巷道围岩为高应力-节理化-膨胀性复合型(HJS)软岩,为Ⅰ_(AB)Ⅱ_(AB)Ⅲ_(ABD)复合型力学变形机制,采用设计支护方案后,巷道围岩变形能利于释放,围岩压力减小,锚杆-锚索受力均匀,巷道围岩变形保持在可控范围内,预留断面高强预应力锚杆-锚索协调变形支护利于巷道围岩稳定。     

柴沟煤矿巷道围岩变形特征与支护优化研究

针对1512回采巷道变形严重等问题,分析了该巷道的围岩变形特征,提出了支护优化方案,使用FLAC~(3D)仿真软件对提出的支护优化方案进行模拟仿真分析,1512回采巷道在工作面回采过程中在原有支护基础上每米至少补4根?21.8 mm×8.3 m锚索,拓宽了巷道断面尺寸,在开帮处沿巷道走向补1排钢带全锚索支护,两帮补?17.8 mm×5 m锚索,同时在F3-3、F3-2断层附近增设锚索梁,结果表明:支护方案优化后,顶底板变形以及巷道围岩应力均小于支护方案优化前的结果,顶板沉降变形降低了65.87%,底板隆起变形降低了19.75%;通过工程实践验证了支护优化方案的可行性。工程实践研究结果表明:套管、加固材料以及锚索梁的应用优化了柴沟煤矿1512回采巷道的支护工艺,明显改善了1512回采巷道变形严重的情况。     

三交河煤矿复杂顶板巷道围岩变形控制研究与应用

为解决霍州煤电三交河煤矿厚泥岩顶板回采巷道围岩变形严重且不易控制的难题,现采用理论分析、取样试验、现场监测的综合方法,研究了试样泥岩的X射线衍射图谱、崩解过程及扫描电镜图,提出了巷道锚-网-喷联合支护体系。结果表明:试样泥岩矿物成分含量达70%,遇水膨胀,裂隙发育严重;经高强度锚-网-喷优化支护后,巷道围岩变形能够控制在合理范围之内。     

破碎厚泥岩顶板煤巷变形力学机制及控制技术

针对某矿厚松软破碎泥岩顶板运输巷变形大、支护构件大面积失效、持续变形剧烈的工程难题,通过对巷道变形破坏特征及变形力学机制进行分析,确定了巷道围岩类型为膨胀-裂隙节理化软岩;在原支护方案的基础上,提出了长锚索+锚网喷(方案1)和长短锚索多级控顶+锚网喷(方案2)2种优化方案,并采用FLAC3D软件数值模拟了2种优化方案的支护效果;工程实践表明:在采用长短锚索多级控顶+锚网喷耦合支护方案后,顶板最大下沉量为96.87 mm,两帮移近量为111.1 mm,底鼓量为112.7 mm,分别为原支护方案的22.4%、17.63%、32.18%,改善了巷道围岩受力状态,有效控制了巷道有害变形。     

干河煤矿2-106工作面运输巷支护技术应用

干河煤矿针对2-106工作面运输巷巷道的严重变形现象,采用布置测站的方法对围岩变形进行观测,结合矿山现有研究资料得出巷道变形主要原因受巷道断面、底板岩性以及采动压力的影响.在对原有支护方案采用增设锚杆和底板增设防水措施后,在2-106工作面回采时,巷道底鼓量降低至210 mm,优化后的支护方案改善了巷道围岩变形.     

城郊煤矿深部巷道围岩破坏机理及主动控制技术

针对城郊煤矿深部软岩巷道变形严重的工程问题,分析了深部巷道围岩稳定性关键影响因素及其作用机制,研究了深部巷道围岩大变形及底鼓机理,对深部巷道围岩进行了地质特征分类。提出了针对岩巷采用的高预紧力、高强度、高刚度和高锚固点即"四高"锚杆支护、注浆锚索加固支护结合底板卸压的联合支护技术,以及针对厚层泥岩顶板煤巷采用的梯次支护技术,并在南翼轨道大巷和21105上巷进行了工业性试验。矿压观测结果表明,巷道表面变形量较小,支护效果较好。     

复合顶板巷道围岩变形控制研究与应用

复合顶板煤巷顶板极易离层、下沉,回采巷道两帮均为强度小的煤体,在上覆岩层载荷作用下,两帮围岩破坏范围大,相当于增加了复合顶板的宽度,支护极为困难。针对回坡底煤矿复合顶板煤巷支护难题,结合矿井已有的地质条件,综合运用理论分析、取样试验、现场监测等方法,根据试样泥岩的X射线衍射图谱、崩解过程及扫描电镜图,提出了巷道“锚-网-喷”联合支护体系。结果表明:试样泥岩矿物成分含量达70%,遇水膨胀,裂隙发育严重,经高强度“锚-网-喷”优化支护后,巷道围岩变形能够控制在合理范围之内。     

大断面煤巷软厚顶板失稳机理与支护控制技术

针对311102工作面大断面煤巷软厚顶板突发性冒落失稳的问题,结合现场调研,理论分析等方法,分析顶板失稳机理,确定311102工作面辅助运输巷变形力学机制为ICIIBDIIIBC,其软厚顶板和高围岩应力是巷道失稳的主要原因,另一主要原因是较大的巷道跨度造成巷道中部顶板承受了较大的拉应力。针对该种复合型变形力学机制,提出了采用锚网索带支护方式来进行巷道围岩控制。基于数值模拟,证明了锚网索带支护方式对控制围岩变形与塑性区扩展的较好效果。提出311102工作面辅助运输巷补强支护措施,取得了良好的支护效果,保证了安全生产。     

深井大断面双巷布置回采巷道破坏机制及控制技术

为解决深井大断面双巷布置回采巷道二次采动期间围岩控制问题,以刘庄矿6203工作面回风巷为工程背景,根据现场实际观测情况分析了巷道变形特征,即回采期间巷道变形表现为底鼓量大于顶板下沉,煤柱帮变形远大于实体煤帮的非对称形态,巷道底板及煤柱帮围岩变形最严重。在此基础上分析了护巷煤柱、围岩应力、围岩强度、支护形式对巷道底鼓的影响,认为护巷煤柱尺寸过小,支护参数不合理是导致巷道破坏变形的主要原因。提出了改变护巷煤柱尺寸、优化巷道支护参数、局部注浆和留设卸压槽的底鼓控制技术。通过工程实践表明,新的支护方案使巷道围岩得到了有效控制,具有良好的安全技术经济效益。     

采动巷道煤帮变形破坏规律与控制技术

针对采动巷道帮部围岩变形破坏剧烈、支护维护困难、扩帮施工工艺复杂等问题,以刘家梁矿复合顶板采动巷道为工程背景,采用理论分析、数值模拟和现场试验等综合研究方法,监测获取采动巷帮变形破坏规律,分析采动巷道围岩周边应力环境特征及其作用下的变形破坏形态。研究结果表明:工作面回采过程中,采动巷道区域出现支承压力集中程度增大的同时,围岩周边主应力的方向也随之偏转,导致巷帮出现较大的塑性破坏深度且最大巷帮破坏深度偏向于巷帮中部,引发普通支护强度无法有效控制的巷帮围岩大变形,造成支护体损坏;采用高延伸性、可持续提供支护力、围岩变形过程中不破断的支护材料是此类围岩控制的有效途径。据此研发适用于大变形巷帮围岩控制的高延伸性组合锚杆,该锚杆杆体延伸率超过20%,具有较高的尾部抗剪能力,并可在扩帮施工后继续使用,现场应用效果良好。     

煤层顶板岩巷支护技术优化

郑煤集团超化煤矿煤层顶板岩巷掘进施工中,由干巷道埋藏深、围岩性质差等原因,传统的锚网喷支护巷道变形迅速且严重,巷道支护维护困难.通过分析巷道压力成因、变形破坏原因,对施工工艺及支护方法进行了优化,优化后的围岩位移观测结果表明,巷道变形得到有效控制,支护取得了良好效果,同时提高了施工速度,确保了矿井安全生产.     

矿井含泥岩夹层巷道变形机理分析

以某矿5-2煤含泥岩夹层巷道变形机理分析为背景,通过泥岩浸水试验和数值模拟分析,得出了含泥岩夹层巷道变形机理为顶板形成的高应力向巷道帮部转移,加之泥岩夹层完全泥化,直接导致巷帮发生错动及片帮,加强巷道顶板的支护强度,防止泥岩与水长时间接触,对泥岩夹层附近进行补强支护,保证了巷道围岩稳定性。     

二次采动下沿空留巷围岩支护技术探讨

通过研究分析沿空留巷后巷道围岩变形的主要原因,提出了二次采动影响下,巷道加强支护措施。通过清卧底板煤体,使用喷射混凝土加固巷旁支护体,锚索梁支护下肩窝处顶板,采用钻孔卸压下帮实体煤等方式控制围岩变形,并取得良好效果。该支护方案也为沿空留巷二次采动下围岩支护技术提供了经验和参考对象。     

桑树坪二号井动压巷道支护机理与控制技术

针对韩城矿区桑树坪二号井3309运输巷围岩变形严重的问题,采用数值模拟、现场实测相结合的方法对3308工作面采动影响引起的3309运输巷围岩破坏范围进行了研究并提出围岩控制方案。研究结果表明,巷道顶板岩层的结构十分复杂,离层现象频繁,使得顶板更容易发生破坏,同时工作面的回采,3309运输巷周围应力明显增大,这种作用在巷道围岩中的应力集中,等效于巷道覆盖层厚度的增大,会导致巷道扩容变形增大,巷道周围裂隙扩展,巷道围岩破碎。通过对受采动影响时巷道变形原因以及锚杆支护作用机理进行分析,提出了围岩控制方案并进行了现场试验。结果表明,围岩变形得到了有效控制。     

煤岩大巷围岩破坏特征与控制

为解决煤岩大巷围岩变形量大和维护投入大等问题,采用理论分析、数值模拟和现场实测等方法,对比研究了高家庄矿煤岩大巷围岩破坏特征。结果表明,巷帮煤层和走向厚度变化较大的基本顶岩层是造成围岩大变形的主要原因,巷帮及顶板支护强度不足是影响围岩控制效果的根本原因。通过综合对比研究,对支护方案进行了优化,增加了帮部支护、提出了不等厚复合顶板锚索支护技术。实践表明,大巷顶板岩层的大变形破坏得到了一定程度的控制,巷帮大变形得以降低,提高了巷道维护周期,减少了巷道维护投入。     

强采动大断面煤层巷道破坏特征及协同控制技术

为了解决强采动大断面煤层巷道围岩控制难题,以王庄煤矿9107工作面回采巷道为研究对象,采用现场调查、理论分析和数值计算方法,对回风顺槽变形破坏特征和矿压显现规律分析,揭示强采动大断面煤层巷道围岩失稳机理,提出回采巷道顶板锚杆-锚索、巷帮强力锚杆的协同支护机理和方式,提出优化支护方式、参数,得到回采巷道围岩控制技术.工程实践表明:采用锚杆-锚索耦合支护结构,有效地解决了大断面破碎回采巷道的控制问题.     

二次扰动下大变形煤巷复合支护技术优化研究

为有效治理王坡煤矿生产过程中工作面巷道变形带来的安全隐患,选取王坡煤矿3209工作面回风巷为研究对象,采用现场调研、理论分析和现场监测相结合的方法对巷道支护技术方案进行优化研究,分析了3209工作面回风巷矿压显现剧烈、围岩变形大的诱因,提出高压注浆配合强力锚索支护的复合支护技术方案,通过现场应用对支护效果进行检验。结果表明:优化支护巷道围岩整体完整,破碎离层区较小;优化支护巷道两帮相对移近最大值为54mm,优化支护顶板最大离层量为19mm,优化后的围岩变形与顶板下沉距离较小,有效控制巷道变形,优化支护技术方案护巷效果显著。     

高应力厚硬顶板巷道支护优化与应用

为解决耿村矿高应力厚顶板回采巷道变形严重与维护难的问题,采用现场调查的方法研究了巷道围岩变形特征,采用理论分析的方法分析了巷道围岩变形的原因,提出了符合该矿高应力厚顶板巷道的“高预应力锚网喷+注浆+U型钢支架”的支护方案。高预应力锚网喷维护浅部围岩稳定并调动深部围岩承载能力,注浆封闭巷道围岩裂隙并增强巷道围岩整体稳定性,U型钢支架提高支护的承载能力。实践表明,优化方案对高应力厚顶板巷道围岩控制效果良好,保证了巷道的正常使用。     

西曲矿12312工作面回采巷道围岩支护优化研究

三软煤层掘进巷道,围岩变形具有变形速度快、持续时间长等特征。12312回风巷原采用锚网索支护方式,受到顶底板以及煤层松软、承载能力差等因素影响,巷道围岩变较大,支护方案难以满足围岩控制需要。为实现巷道围岩有效控制,为此提出综合使用架棚、锚杆索、注浆方式对巷道支护进行优化。在12312回风巷现场应用后,巷道顶底板及巷帮变形得以较好控制,可满足后续掘进以及采面回采需要。     

切顶卸压无煤柱自成巷全周期围岩受力及变形规律

切顶卸压无煤柱自成巷所留巷道需经受掘进期间影响、本工作面超前采动影响、滞后工作面覆岩运动影响及下一工作面超前采动影响,因此对巷道顶板变形的全周期性研究至关重要。以神府-东胜煤田典型特点煤层开采为工程背景,综合运用理论分析、数值模拟和现场试验方法对无煤柱自成巷过程中的顶板变形规律和机进行研究。理论分析认为,开采煤层在基岩层薄、松散层厚的赋存条件下,厚松散层可简化为上覆荷载,巷道顶板的变形可视为顶板来压控制关键岩层的变形。巷道掘进阶段可将顶板视为两端固支的超静定梁式结构,预裂切缝阶段、留巷稳定阶段和二次回采超前影响阶段可将顶板视为受力状态不同的简支状态,一次采动影响阶段可将其视为悬臂状态。在一次采动影响阶段,顶板最易发生变形的位置为悬臂岩梁的自由端,该阶段是留巷过程中稳定性最差的阶段,应做好高强临时支护。数值模拟和现场试验发现,巷道顶板在掘进阶段应力及位移最小且呈现对称分布,预裂切缝后顶板应力开始出现非对称分布。一次采动阶段,围岩应力显著增大并最终趋于平稳,二次采动阶段巷道围岩应力会再次轻微增大。巷道顶板变形与应力分布相对应。巷道掘进阶段和预裂切缝阶段顶板轻微变形,一次采动影响阶段为巷道围...