软岩巷道围岩流变特性试验研究

流变特性是软岩固有的属性,在长期荷载作用下的软岩巷道支护设计必须考虑岩石的流变特性.针对“三软”煤层巷道围岩大变形、难支护的具体情况,以显德汪矿的主运输大巷为研究对象,进行了三轴压缩流变试验,获得了泥岩的流变参数,从而为下一步的软岩巷道支护设计、施工提供了科学的依据.     

深部软岩大型三轴压缩流变试验及本构模型研究

 岩体三向应力状态下的三轴流变试验是真实反映工程岩体流变特性的重要手段。详细介绍泥岩现场大型真三轴蠕变试验过程、方法和试验成果,深入分析蠕变变形随时间的变化规律,提出泥岩非线性经验幂函数型蠕变模型及其参数,该模型真实地反映了深部软岩不同应力水平下的流变特征。研究结果表明,泥岩的蠕变速率不仅与时间密切相关,还与应力水平相关。研究成果可用于软岩工程巷道的长期变形预估和支护设计,对软岩巷道的支护优化设计具有重要的参考价值。     

海域第三系软岩巷道蠕变控制及支护机理研究

H2101是我国第一个海下采煤工作面.巷道围岩属于第三系软岩,所以巷道支护难度非常大.根据岩石和围岩的蠕变机理以及软岩流变控制原则,建立龙口矿区北皂煤矿海域第三系软岩巷道围岩蠕变最优支护计算方法,求出软岩支护的两个重要参数,即最优(小) 支护力和围岩最大允许变形量,作为进行支护设计的重要参数,为解决海下安全开采提供了理论依据.     

软岩大变形巷道底臌破坏机制与支护技术研究

 随着资源开采由浅部向深部转移,如何有效地控制底臌成为深部软岩巷道支护中首要考虑的问题。针对国投新集刘庄煤矿围岩破坏严重、难支护的情况,结合刘庄煤矿制冷硐室所处的地质环境特点,在巷道围岩的物理力学特性、岩石矿物成分分析、现场地应力测量、现场大型真三轴流变试验的基础上,分析巷道底臌的主控因素,研究表明：本巷道底臌变形主要是由于软弱围岩在较高的水平构造应力作用下,产生明显的流变变形所致。在此基础上,对该巷道进行支护设计优化,提出一种由U型钢可压缩支架和泡沫混凝土填充结合预应力锚索的被动卸压与主动施压相结合的底臌变形控制方案,并通过数值方法验证该方案的合理性。     

软岩巷道合理支护强度的研究

针对煤矿软岩巷道围岩变形与破坏问题，通过实验研究，确定了有效控制软岩巷道围岩大变形的合理支护强度。并据此研究结果设计了淮南谢桥煤矿极软岩巷道的支护方案与参数。实践证明，研究结果可靠，应用效果良好。     

软岩巷道锚注支护技术及其工程实践

分析了国内外锚杆支护的技术特点，认为我国软岩巷道锚杆技术的主要问题是锚杆支护系统的支护强度不够。进一步研究认为，锚杆与注浆联合支护是目前中国软岩（裂隙发育、可注性好）巷道支护很有前途的新途径。提出了锚注结合加固软岩巷道的新思路，发明了外锚内注式新型锚杆及其加固软岩巷道新技术，解决了一系列工艺问题，成功地将该技术用于旗山矿软岩动压巷道的加固工程     

浅析软岩巷道锚网索耦合支护

受采动影响,软岩巷道支护难度较大,从软岩分类及其工程力学特征和软岩巷道锚网索耦合支护策略两方面对软岩巷道锚网索耦合支护进行了探讨,分析了锚网索耦合、最佳支护时间、围岩结构耦合、支护系统耦合等关键问题,为支护方案确定提供理论基础。     

软岩锚杆强壳体支护结构及合理参数研究

提出了软岩巷道强壳体支护的基本内涵及3种基本支护形式，对锚杆强壳体支护原理进行了力学分析。在此基础上推导出强壳体合理锚杆支护长度、支护间排距、锚杆直径等支护参数的求算公式及其对强壳体结构的影响。研究结果表明，软岩巷道应用“短、细、密”锚杆支护效果优于普通锚杆支护，研究结果在龙口矿务局软岩巷道支护的实践中得到证实。     

极软岩巷道锚注支护技术的研究与应用

极软岩巷道具有持续塑性变形破坏的特征,单一支护方式难以控制.锚注支护是具有锚杆支护与注浆加固作用的一种联合支护方式,可以改变围岩力学参数,提高围岩强度,是一种主动支护方法.根据锚注机理,建立围岩锚注计算的力学模型.依据围岩流变特征,选择耦合的流变模型,以分析锚注支护对具有流变特性持续变形围岩支护的控制作用.经理论分析、计算和工程应用表明,锚注支护对控制极软岩巷道持续变形破坏具有显著的技术、经济效果.     

深井软岩巷道锚注支护机理分析及其工程应用

通过对锚注支护机理的阐述,研究了锚注支护修复巷道的可行性,结合典型深井软岩巷道变形与破坏形式特征,设计了该返修巷道锚注支护方案,并完成了现场监测分析与评价,工程实践表明,该技术是解决深井高应力软岩巷道支护的有效途径,具有较高的推广应用价值。     

软岩巷道锚注结构承载特性的时变规律与初步应用

针对软岩巷道锚注结构承载特性的时变特征,尝试将锚注结构的承载力视为时变值,并将巷道周边弹性区、塑性区以及锚注区简化为厚壁圆筒的受力分析问题,通过引入弹黏塑性本构模型,得到了锚注结构承载力的计算公式,理论分析表明：流变停止所需的锚注结构承载力以及流变量随（原岩应力）与（拉伸屈服极限）比值的增大而升高,流变特性更为显著、支护难度增加;锚注支护强度及范围的减小,导致流变停止所需的承载力以及流变量升高,是造成锚注结构失效、流变加剧的主要原因,而流变停止所需的承载力又与锚注参数密切相关,合理确定锚注参数保证流变停止时锚注结构的稳定至关重要。理论计算结果较好的反映了锚注结构承载力随流变变形增加而逐渐增大的时变规律,且与现场实测结果较为吻合,对软岩巷道锚注支护设计可起到一定的指导作用。     

软岩巷道支护技术分析

在煤矿生产建设的过程中，软岩巷道的支护与加固一直是一项建筑难题，尤其是在高应力软岩巷道的支护中，控制起来比较困难。对软岩巷道支护技术的相关问题研究，不仅够提高软岩巷道控制水平，对整个软岩工程建设也有重要的现实意义。     

深井交岔点围岩流变扰动效应及钢管混凝土组合支架支护技术研究

为解决深井软岩巷道交岔点支护难题,以华丰煤矿-1100中央泵房与内外水仓联络通道交岔点为研究对象,采用现场调研、岩石参数测试、流变扰动试验及理论分析方法,揭示围岩流变扰动效应是交岔点变形破坏的关键因素,由此提出钢管混凝土支护技术,并设计基于钢管混凝土组合支架的交岔点返修支护方案。通过有限元分析、理论计算和二次流变扰动试验,验证组合支架承载力基本满足动压扰动作用下的围岩稳定需求。依据工程实践优化,使交岔点基于钢管混凝土组合支架的复合支护方案应用5 a来持续稳定,支架虽缓慢变形但交岔点整体稳定。研究表明千米深井交岔点变形机制复杂,支护体在流变扰动作用下极易破坏;钢管混凝土组合支架结构合理,承载力大,抗流变扰动能力高,结合壁后卸压技术在千米深井巷道交岔点支护中具有较大的应用价值和研究意义,可为其他类似支护研究提供良好借鉴。     

沿空巷道围岩破坏规律研究

为研究回采条件下沿空留软岩巷围岩变形与破坏,采用理论分析方法总结了沿空留巷围岩应力场分布规律及围岩大变形的破坏机理,通过室内试验方法获得工作面不同围岩的物理力学性质,根据围岩的受力特征及岩性的力学特性,设计了矩形巷道断面的支护结构设计。采用有限差分方法建立回采条件下软岩巷道的数值模型,并数值模拟开采影响下不同支护条件的软岩巷道变形和破坏规律,通过建立锚杆和锚索的数值单元来模拟不同支护方案下围岩的变形和破坏规律,最终得出了一些有意义的结论。     

某高应力“三软”煤层回采巷道围岩的支护

针对船景煤矿7号"三软"不稳定煤层,通过室内试验结合现场监控监测得出该煤层1173综采面巷道围岩为典型的高应力"三软"煤层回采巷道。由于高应力条件下软弱围岩松动破坏范围扩展迅速,且流变作用使巷道围岩破碎且变形量持续增大,致使锚网索联合支护结构失效,进而导致围岩-支护承载结构丧失承载力的支护失效,鉴于此,提出新型全长黏结锚固、全封闭护面、顶板多拱有序承载和围岩协同加固技术的支护优化方案。现场实测表明支护效果得到了有效改善。     

高应力软岩巷道成功实现一次支护的实践探索

通过数值模拟分析技术对高应力软岩巷道在不同支护环境下的伸缩变形进行了模拟分析,结合四种支护方式的实际测量数据,通过对比分析提出:对于高应力软岩巷道通过预留或是主动在支架和围岩间形成间隔,形成一次支护在技术上是可行的,并且设计开发了针对秦源煤矿轨道石门的全断面锚网喷+锚索+圆形钢梁联合支护的施工工艺。     

软岩巷道三锚联合支护技术研究及应用

本文基于许疃煤矿82下采区上部车场面临的巷道变形破坏严重的问题,分析其围岩破坏机理为软岩破碎巷道受到采动影响及其岩体较为破碎所致。运用三锚联合支护方法实现了巷道的稳定性支护,并在此基础上,提出三级压力拱力学模型。最终通过现场实测验证了该支护技术的适用性,为类似矿井的准备巷道支护提供参考依据。     

深部高应力极软岩巷道锚注支护技术研究

随着矿山开采的大规模进行和采深的加大,深部高应力极软岩巷道支护问题日益严重。基于深部高应力极软岩巷道国内外支护现状的分析,并针对其破坏特点,提出了以内注浆锚杆为核心的锚注支护体系,来解决深部高应力极软岩巷道支护难题。井下试验表明:锚注支护不仅保持了深部高应力极软岩巷道的稳定,而且提高了施工速度,节约了支护成本,技术经济效益十分显著,具有广阔的推广应用前景。     

高应力软岩巷道支护失效机制及控制研究

 为明确高应力软岩巷道支护失效机制并验证新型支护形式的有效性,以赵楼煤矿千米深井为工程背景,在围岩变形破坏及支护失效规律现场探测、监测分析基础上,采用数值计算方法,通过对FLAC3D中BEAM单元的修正处理实现了拱架支护体系的精细化模拟,讨论了支护强度等级(拱架形式)、地应力等级、围岩强度等级三个因素对巷道围岩变形量、塑性区范围、支护构件受力状态等的影响规律。在此基础上分析了高应力软岩巷道支护失效机制。对于高应力软岩巷道来说,锚网喷支护具有明显的局限性;具有一定刚度和强度的拱架是一种行之有效的围岩控制途径,是必要的。采用方形钢管约束混凝土拱架支护体系进行现场试验,新型高强拱架支护方式使得巷道围岩稳定性得到有效控制。     

软岩巷道变形与压力分析、控制及预测

博士学位论文煤炭一直占我国能源的70%以上,在国民经济建设中占有举足轻重的地位。随着煤炭开采越来越向深部发展,矿井软岩巷道的支护与维护问题显得越来越突出。能否解决好软岩巷道的支护问题,是煤炭开采向纵深发展和安全生产的关键,迫切需要对其进行深入的研究和探索。本文系统地论述了软岩的特征及其力学属性、软岩巷道破坏的特点、围岩变形的影响因素和软岩巷道的支护原则及其巷道的维护方法等。从软岩巷道承载机理出发,分析了软岩巷道支护与围岩相互作用机理、锚杆与围岩的最佳匹配强度,并对软岩巷道围岩压力和支架载荷作出了解析分析,为软岩巷道围岩及支护变形控制分析和数值计算奠定了理论基础。本文重点应用矿压理论和非线性有限元方法,探索了软岩巷道支护变形和压力计算的反算法、内外边界元方法和开巷初期临时支护压力预测等新方法。这几种方法避免从正面直接研究问题的复杂性,而是以实测软岩巷道围岩位移(或压力)为依据,利用Hooke-Jeeves优化方法,将计算位移(或应力)向实测位移(或应力)逼近,从而反推算出作用于巷道支护上的围岩压力分布。实现边界罚单元与有限元法的结合,可直接预测开巷初期围岩压力的分布,推导了带有边界罚单元的有限元方程。论文中应用国际上著名的大型有限元分析SAP,ANSY