王洼煤矿软岩巷道变形破坏及支护对策

为了有效控制软岩回采巷道的变形破坏,对王洼1522-1工作面回采巷道进行了围岩结构、力学参数、岩石成分和现场监测分析。研究表明,巷道顶底板属遇水膨胀软岩,全煤巷道煤层内裂隙发育,端头锚固的长度对锚固支护的有效性差,难以形成有效的承载结构。现有支护条件下围岩应力不能保持平衡,巷道顶底板和两帮变形大,底鼓严重,满足不了软岩回采巷道围岩变形要求。在实验和实测的基础上,得到了软岩回采巷道的变形破坏原因,提出了全长锚固支护方式及合理参数,取得了良好的应用效果。     

高膨胀松软围岩巷道支护技术

为了解决高膨胀松软围岩巷道顶板变形量大、锚杆脱落失效等问题,利用工程类比分析、数值模拟等方法对高膨胀软岩巷道稳定性影响因素及锚杆支护技术进行了研究。研究结果表明:高膨胀松软岩层强度低,遇水易膨胀软化,是顶板破坏失稳的内因,围岩高集中应力及支护强度不足是外因,可通过优化巷道布置方式、加强支护提高巷道稳定性。研究确定了高膨胀软岩巷道树脂加长锚固锚杆锚索组合支护方案,主要参数为:锚杆间排距800 mm×900 mm,锚杆预紧扭矩不小于400 N·m;锚索间排距1 600 mm×1 800 mm,每排2根,锚索预紧力为200~250kN,并将设计支护方案进行了现场试验,取得了良好的支护效果。     

软岩巷道破坏后二次稳定技术研究

矿井软岩巷道破坏严重、支护困难现象普遍存在,新掘巷道稳定性维护和破坏后没有有效的加固修复技术。平煤集团四矿围岩较软,巷道支护难度非常大,因破坏机理不明,采用29U型钢全封闭支架喷浆支护,高强锚杆、锚索加喷网复合支护,以及大弧板和网壳支护等多种高强支护方式,控制巷道变形破坏收效甚微。通过分析软岩巷道破坏特点及失稳机理,采用有效的软岩巷道围岩控制技术,解决了高应力软岩巷道支护难题。     

破碎软岩巷道锚注支护技术研究及应用

文章针对开滦吕家坨矿深井、高应力、软岩巷道的地质特点,在应用软岩巷道支护理论研究成果的基础上,综合分析,找出影响深井、高应力、软岩巷道围岩的破坏影响因素;运用联合支护理论解释了提高巷道破碎围岩的自承能力和锚杆的锚固力,使锚杆能够起到锚固作用,从而起到了支护效果;通过现场监测分析,检验锚注支护应用效果。取得了具有一定创新意义的研究结论,其结果对深井、高应力软岩巷道支护具有一定的指导意义。     

兴安煤矿深部返修巷道锚网索耦合支护技术

在现场工程调查、岩体矿物分析实验的基础之上,分析并指出了巷道失稳破坏的原因是软化难度系数大、地应力水平高、围岩性质差,原支护设计不当。确认巷道围岩类型为高应力节理化膨胀性（HJS）复合型软岩。并确定了其变形力学机制及支护对策,进而对巷道返修提出了新的锚网索耦合支护设计。     

高预应力锚杆在软岩地层斜井巷道的应用

在分析软岩巷道围岩变形与破坏特征的基础上,采用有限差分数值计算软件FLAC3D模拟分析了北京木城涧煤矿穿越软岩地层斜井巷道在高预应力强力锚杆端部锚固与全长锚固支护下预应力在巷道围岩中的分布特征.结果表明:不同类型岩层对巷道围岩受力与变形影响明显;相对于端部锚固,全长锚固能使锚杆的锥形压应力区相互叠加,锚杆预紧力扩散到大部分锚固区域,更能充分发挥锚杆整体支护的效果.现场试验表明,高预应力锚杆全长锚固支护方式能够有效控制软岩巷道顶部和两帮煤岩体的大变形.     

深部软岩巷道锚固结构失稳机理及支护技术研究

针对深部软岩巷道锚固承载能力易折损,导致围岩结构失稳损坏的问题,研究其支护加固技术。首先描述了围岩失稳机理,对锚固结构强度弱化与承载能力衰减进行分析,然后根据巷道围岩锚固结构失稳过程、原理与失稳控制机理,提出一种支护技术方案,并将该结构支护补偿策略应用于煤矿某巷道围岩锚固结构失稳点,结果表明该方案能有效控制软岩巷道围岩变形。     

高应力软岩巷道变形破坏机理与控制对策研究

高应力软岩巷道由于地压大、地质条件复杂,预选支护形式往往不尽符合围岩变形、破坏特点。软岩巷道发生底臌及顶板失稳等现象,大多数是由于巷道周边弱支护与局部弱支护造成的。软岩巷道支护是矿山开采等地下工程维护面临的一个技术难题,而巷道底臌又是巷道围岩变形破坏的一种重要的形式。大量实测数据表明,在巷道顶底板移近量中约有50%～75%是由于底臌造成的。严重的巷道底臌,不仅带来了大量的维修工作,增加了巷道的维护费用。分析了高应力软岩巷道局部弱支护机理,阐述了巷道底臌与顶板失稳诱发原因,探讨了软岩巷道的破坏特点和变形规律,提出了一些认识和支护对策,为软岩巷道支护结构设计提供新的参考依据。     

软岩破碎巷道大刚度二次支护稳定原理

从组成岩体的宏观和微观力学性质角度出发，分析了软岩、破碎巷道实施锚网喷二次支护后仍然破坏的原因和影响因素，应用软岩巷道支护理论，提出了一次锚网喷支护和二次料石碹支护的力学模型，分析了各自的力学特点，得出了锚喷网一次支护和大刚度高强度料石碹二次支护的支护方式，破碎、软岩巷道支护稳定原理为：一次支护让压，围岩体受力达到较低变形速率下的力学平衡，充分发挥围岩承载力，大刚度二次支护，减少巷道岩体偏应力，使巷道围岩切向应力相对降低，径向应力相对升高，促进围岩应力向稳定应力状态转化，优化了软岩巷道支护参数.通过在程村矿的软岩、破碎巷道采用二次支护实践，取得了良好的支护效果.     

复杂条件下大断面巷道顶板冒落失稳分析

以枣泉煤矿12205首采面胶带运输巷顶板冒落控制为背景,采用弹性力学理论计算和数值分析方法,对复杂条件下大断面巷道顶板冒落失稳机理进行分析.结果表明:由锚杆控制的锚固区的膨胀性软岩遇水发生膨胀变形,泥化,导致锚杆拉断,黏结失效, "小结构"失稳.地下水使锚索孔壁围岩强度降低,孔径扩大,致使锚索锚固失效发生脱落;支护形式不耦合,支护参数不合理,导致锚杆、锚索不能共同承载发生变形,锚索载荷应力集中,锚索锚固端发生剪切破坏,锚索被拔出、脱落甚至产生剪切破坏,"大结构"失稳.最后提出了多介质结构耦合控制技术控制巷道顶板围岩稳定性,并在生产实践中取得了良好的防治效果.     

深井软岩巷道温压耦合作用下锚固体破坏机理及应用研究

针对深井软岩巷道高地温高地压锚固支护失锚率增大的问题,以淮南矿区深井软岩巷道为例,采用室内相似模拟试验方法,进行温压耦合作用下锚固体变形破坏特性和锚杆受力特征试验研究。结果表明：随着温度升高和侧压系数的增大,锚固体的破裂深度增大,而侧压系数增大则锚固体的破裂倾角减小。当λ=1.2、1.5和1.8时锚固体的破裂深度分别为托盘直径的1.02～1.2倍、1.13～2.2倍和1.15～2.4倍,锚固体破裂倾角分别为45°～60°、40°～45°和30°～35°|温度升高和侧压系数增大,锚固体压密阶段水平变形量增大,随着侧压系数的增大,温度对锚固体变形破坏规律影响减弱|锚杆在破碎块体作用下处在压、张、剪的复杂应力状态,锚杆以受张拉应力为主,弯曲位置受压、剪应力作用,随着温度和侧压系数的增大,锚杆弯曲位置受压、剪应力增大,锚杆发生明显弯曲变形,锚杆锚固体呈渐进式破坏。将全长锚固支护工艺应用于丁集矿西三轨道大巷围岩支护参数优化设计,并进行现场监测,反馈表明巷道围岩支护效果较好。     

基于多因素耦合影响软岩巷道破坏机理及控制对策研究

为解决新疆某铜镍矿巷道支护难度大、水平应力高、支护应对策略不清晰、支护成本高等问题,以490 m中段巷道为研究对象,通过现场踏勘及破坏形式调查,聚类分析并总结巷道主要破坏形式,开展工程地质调查分析、物化实验及岩体完整性现场试验,揭示该区域巷道围岩属于典型软岩巷道,提出破坏聚类破坏形式的机理.针对各类破坏形式,基于变形力...     

深部层状岩体巷道承载特性的物理模拟试验研究

为研究深部高应力条件下层状岩体巷道的承载特性及失稳机理,采用物理相似模拟试验方法,并借助高速摄像机、静态电阻应变仪、位移计等手段,研究了不同支护方式(无支护、锚杆支护、锚杆索支护)层状岩体巷道的变形破坏特征和应力演化规律;同时,从压力拱的角度分析了层状岩体巷道的成拱特性。研究结果表明:无支护条件下,巷道围岩变形破坏严重,顶板大面积垮落,呈现倒V型破坏区,无法形成有效的压力拱结构;采取锚杆支护和锚杆索支护后,巷道围岩应力状态得到改善,能够形成有效的压力拱,围岩变形量减小。研究成果为类似地质条件巷道支护设计提供了依据。     

深井大松动圈软岩巷道支护技术

针对车集煤矿23下部采区复杂的围岩条件及原支护形式下的巷道破坏情况,对23下部采区轨道下山的地应力及围岩松动圈进行了测试,测试结果表明巷道水平应力大于垂直应力,地应力特征为水平应力场型,巷道围岩松动圈属于大松动圈软岩巷道。依据连续梁支护原理,采用大锚杆配合纵横向钢带交错联合支护方式,并强化了帮部的支护,实现了巷道围岩的整体控制,有效地防止了巷道的围岩变形,取得了较好的支护效果,为相似条件下的巷道支护提供一定的技术借鉴。     

深井断层破碎带穿层软岩巷道锚网索耦合控制对策

旗山矿开采深度近千米,随着开采深度的增加,在高地应力、特别是在水平构造应力和断层切割条件的影响下,巷道围岩出现顶沉、帮缩和底鼓等大变形破坏现象,其中顶沉及帮缩量最大处超过1 100 mm,原有支护很难控制巷道围岩稳定性,严重影响和制约了煤矿的安全生产。基于此,以旗山矿千米深井断层破碎带穿层软岩巷道为例,详细分析了巷道破坏特征及主控因素,得出了高应力膨胀型软岩巷道的破坏力学机制,提出了注浆+非对称锚网索+底角锚杆耦合支护控制对策,实现支护体与围岩在强度、刚度和结构上的耦合,从而达到控制深部软岩巷道稳定的目的。上述成果在现场进行了应用,监测结果表明耦合支护对深部高应力断层破碎带穿层巷道的稳定性起到很好的控制效果。     

Composite active control system of roof and side truss cable for large section coal roadway in fold coal pillar area

In order to solve the surrounding rock control problem of large section gangue replacement roadway under complicated conditions, this paper analyzed the impact to the roadway controlling produced by the geological conditions such as high ground stress, folded structure tilted roof asymmetry and soft wall rock, and built the tilt layered roof structural mechanics model to clarify the increase span mechanism of the weak coal instability. Then, we proposed the combined control system including roof inclined truss cable, coal-side cable-channel steel and intensive bolt support. And then by building the structural mechanics model of roof inclined truss cable system, the support principle was described. Besides, according to this model, we deduced the calculation formula of cable anchoring force and its tensile stress. Finally surrounding rock control technology of large section roadway in fold coal pillar area was formed. Field practice shows that the greatest roof convergence of gangue replacement roadway is 158 mm and coal-side deformation is 243 mm. Roadway deformation is controlled effectively and technical support is provided for replacement mining.     

高应力软岩巷道变形破坏特征及机理分析

针对高应力软岩巷道变形量大、变形持续时间长、难支护等问题,以某矿南翼运输石门为工程背景,经过长期的井下观测,认为采动扰动作用下的高应力软岩巷道变形破坏特征呈现明显的阶段破坏特征,根据巷道围岩地质条件建立了分析模型,分析了导致巷道大变形失稳的力学机制,最终确定了某矿南翼运输石门巷道支护应遵循“刚柔互补、长短结合、及时主动、协调在控”的原则。     

富水软岩巷道变形机理分析及控制技术研究

地下水加速巷道围岩弱化,严重影响巷道围岩强度,是导致软岩巷道工程失稳主要诱因。文章通过对地质条件及巷道围岩环境等进行分析,得出造成软岩巷道变形主导因素是应力场与渗流场耦合作用导致巷道围岩有效应力变化和塑性区失稳,地下水通过渗透与力学挤压形成的导水裂隙带诱使围岩力学性质逐渐劣化。实践表明,加强回采巷道支护并有针对性的疏放水体,可以从根源减弱巷道围岩变形,达到控制效果。     

深部软岩巷道围岩变形特征及数值模拟分析

针对深部煤矿开采条件下软岩巷道围岩出现持续流变时间长、变形大、地压高、巷道难以维护等特点,首先分析了深部软岩巷道变形特征,采用FLAC^3D数值模拟软件,分析了不同埋深条件下巷道围岩垂直应力分布、水平应力分布以及巷道围岩塑性区扩展规律。研究得出,深部软岩巷道的围岩岩块呈松散破碎形态,相互翻转和滑移,岩体的模量和强度低;随着巷道埋深的逐渐增加,巷道围岩应力集中系数逐渐减小,巷道垂直、水平应力峰值逐渐变大,塑性破坏范围扩展速率逐渐增加。研究为深部软岩巷道支护提供理论基础。     

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.