沙吉海煤矿弱胶结膨胀性软岩巷道大变形控制对策

针对沙吉海煤矿弱胶结膨胀性软岩巷道开挖后出现冒顶、溃帮和底鼓等严重大变形现象,巷道难以维护的问题,采用X-ray衍射、SEM扫描、物理力学试验和吸水软化试验等方法,研究了弱胶结膨胀性软岩特性;结合现场实际对巷道变形破坏机理进行研究。结果表明:围岩的胶结程度差、膨胀性强、支护强度低,在剧烈开挖扰动作用下传统锚杆索支护与围岩变形不协调,不能充分发挥围岩自身承载能力,是弱胶结膨胀性软岩巷道破坏的主要原因。基于此,采用提高围岩自身承载能力、让压吸能、及时封闭、隔水加固的理念和以恒阻大变形为核心的让压吸能支护原理,提出恒阻大变形锚杆+钢筋网+混凝土喷层+恒阻大变形锚索+底角注浆锚管的支护方案,现场监测表明新支护较好地控制了弱胶结膨胀性围岩变形,应用效果良好。     

深井软岩巷道均衡让压控制技术

针对海石湾煤矿深井软岩巷道支护困难的问题,依据围岩强度强化理论及能量平衡理论对其进行力学分析,采用数值模拟和工业性试验的方法,提出高强预应力均衡让压围岩控制思路.通过在锚杆托盘与螺母之间加装一个恒阻让压管,巷道不同部位的让压管随巷道围岩应力变化产生相应的变形,使巷道围岩处于均衡受力状态.工业性试验表明:锚杆的均衡让压作用可使巷道围岩充分释放初期弹性变形能,并提高支护系统的可靠性,试验巷道25～35 d即进入稳定状态,顶板最大位移量为130 mm,两帮最大移近量为110 mm,断面收缩率降低了50％,解决了海石湾煤矿深井软岩巷道支护难题.     

深井软岩巷道围岩控制技术及应用

基于深部煤岩体的力学特性和围岩失稳机理的分析,采用高强度让压锚杆对深部软岩巷道进行支护,根据围岩强度强化理论及弹性能量释放方法计算得到了围岩让压限度,通过锚杆恒阻让压环实现高强度恒阻让压,让压环能够通过自身相应程度的变形调整巷道不同部位的高应力至平衡状态,减小不平衡应力对巷道围岩的破坏,通过释放围岩初期弹性能,提高支护系统的可靠性,应用于工程实践,有效控制了巷道断面收缩率,将围岩流变控制在稳定状态,避免了加速流变对巷道的长期破坏作用,取得了较好的技术效果。     

回采巷道变形破坏机理分析及支护技术探讨

针对常村煤矿11221工作面进风顺槽巷道围岩出现大范围变形破坏,制约其安全高效生产问题,根据围岩变形破坏特征及现场观测分析结果,结合巷道恒阻让压耦合支护机理,设计“锚索+恒阻大变形锚杆+钢带梁+底部注浆锚杆”的巷道返修支护方案。通过实践效果分析表明,巷道返修后顶板下沉量为110 mm,底臌量280 mm,两帮变形量为200 mm,变形量在允许范围之内,该方案能够对软岩巷道围岩变形进行有效控制。     

极软岩巷恒阻大变形锚杆耦合支护技术研究

 针对新安矿区深部极软岩巷经常发生严重底臌、两帮收缩且折帮、顶板非对称下沉、巷道全断面内缩、锚杆（索）拉断、反复修护的现象,分析巷道破坏特征及原因。提出恒阻大变形控制机理,设计了恒阻大变形锚杆+金属网+底角锚管+反底拱+钢纤维混凝土耦合支护方式,即采用具有恒定支护阻力、适应围岩变形量500mm的恒阻大变形锚杆,随围岩变形吸收膨胀变形能和高应力变形能,避免围岩的强度衰减,保证岩体强度,控制巷道变形。在该矿535回风石门使用后,从根本上控制了回风石门的非线性大变形,保证了巷道全断面的稳定,有效解决了中生代极软岩巷道支护难题。     

海域软岩巷道恒阻大变形锚杆支护技术应用

恒阻大变形锚杆因具有恒阻条件下抵抗变形和吸收变形能量的能力,因而能够适用于大变形软岩巷道。本文以龙口矿区北皂煤矿海域软岩回采巷道为研究对象,进行海域软岩巷道恒阻大变形锚杆支护技术的研究与应用,通过现场应用,恒阻大变形锚杆在海域软岩巷道取得了良好的支护效果。     

三软回采巷道锚杆支护技术研究

随着开采深度的增加,三软煤巷是围岩剧烈变形的难维护的回采巷道.通过对锚杆对软岩巷道围岩的支护分析,提出加固帮角控制围岩稳定、高阻让压支护限制围岩变形和强化顶板保证安全的主动支护的思想,研究了合理的锚杆支护技术.     

恒阻吸能锚杆力学特性与工程应用

地下工程面临大量高应力、极软岩等复杂条件,导致围岩应力集中、能量积聚,易发生围岩大变形。高强度、高预紧力、高延伸率以及高吸能特性的锚杆支护是大变形围岩的有效支护方式。传统锚杆支护存在强度低、延伸率不足等问题,支护体系易发生破断。基于此,自主研发了具有高强、高延伸率特性、可施加高预紧力的恒阻吸能锚杆,开展了新型锚杆、普通锚杆与恒阻大变形锚杆的静力拉伸与动力冲击对比试验。结果表明,在静力学性能方面,新型锚杆的屈服强度和破断强度分别为普通锚杆的2.06和1.62倍以上,具有高强、恒阻的力学特性。新型锚杆的最大力延伸率和断后延伸率分别是普通锚杆的1.52和1.26倍以上,单位长度吸收的能量是普通锚杆的3.05倍,具有高延伸率、高吸能特性。在动力学性能方面,新型锚杆的单次冲击平均位移量相比普通锚杆降低了47.0%,延伸率是普通锚杆的1.53倍,单位长度吸收的能量是普通锚杆的2.77倍,表明新型恒阻吸能锚杆具有良好的抗冲击能力和整体变形能力。恒阻吸能锚杆具有高强、高延伸率、高吸能特性,提出了恒阻吸能锚杆支护思路,并将新型锚杆在大断面隧道和深部高应力矿井现场进行了应用,现场监测结果表明,采用恒阻吸能...     

某矿软岩巷道变形机理及支护效果分析

软岩巷道因变形量较大,普遍存在支护困难的现象。针对软岩巷道支护的研究相对较少的现状,为了解软岩巷道变形机理并确定科学的支护方式,通过对某矿回风石门的岩性进行分析,提出采用恒阻大变形锚杆联合支护的形式进行软岩巷道的支护,并借助有限差分软件FLAC对巷道围岩变形进行了模拟分析。结果表明,在支护后的前80 d巷道围岩变形量不断增加,支护变形量几乎不变,达到了较好的支护效果。     

恒阻大变形锚杆/索力学特性数值模拟研究

具有大变形特性的材料在抵抗岩体冲击、剪切和能量吸收等方面比传统意义下的小变形材料表现出更为优异的性能。针对普通锚杆/索无法抵抗软岩大变形而被拉断破坏等问题,何满潮研发了新型恒阻大变形锚杆/索,并成功应用于矿山灾害控制领域,然而针对恒阻大变形锚索吸能特性及其大变形数值模型构建尚属研究空白。本文首先通过室内实验揭示恒阻大变形锚杆/索(NPR)在静力拉伸和动力冲击条件下的吸能特性;然后利用Fish语言首次构建NPR锚杆/索数值分析模型,针对动/静条件下的NPR锚杆/索能量吸收规律进行数值模拟计算,并将试验结果与模拟结果进行对比分析,发现二者具有显著一致性;最后根据计算结果建立NPR锚杆/索与围岩体的相互耦合作用能量方程,揭示NPR锚杆/索在围岩控制全过程中的力学变化规律和能量吸收特征。     

软岩特大断面硐室卸压支护技术研究

 为了解决软岩特大断面硐室变形大、围压大、难支护的问题,以沙吉海煤矿仓顶硐室为工程背景,根据其工程地质条件和围岩自身的特点,借助FLAC3D有限差分程序进行了传统支护下的数值计算,结合软岩工程力学理论及室内物化试验结果,深入分析了仓顶硐室的破坏机理,提出了恒阻大变形锚网索+刚柔层+底角锚杆耦合支护的力学控制对策。通过恒阻大变形卸压锚杆+刚柔层支护的双重让抗体系,以适应围岩产生的大变形,卸掉过高的非线性膨胀能,同时支护系统又具有足够的工作阻力,限制围岩产生破坏性变形,进而达到围岩—支护变形协调、保证工程稳定的目的。实践表明,该支护技术有效地控制了软岩特大断面硐室围岩的大变形破坏,取得了良好的支护效果。     

新维煤矿恒阻大变形锚杆索软岩支护施工技术

针对新维煤矿新场井田一盘区附近小煤矿众多,矿压积聚严重,且围岩极为破碎,极易风化和软化的情况,巷道支护极为困难,新维煤矿引进新型恒阻大变形锚杆(索),但新型锚索施工方法与普通锚杆(索)有很大差别。本文说明了恒阻大变形锚杆(索)的施工机具和施工方法,对于恒阻大变形锚杆(索)提前应用,具有十分重要作用。     

沙吉海煤矿软岩巷道支护对策研究

以沙吉海煤矿轨道石门巷道为工程实例,根据工程地质条件及围岩特性,结合软岩工程力学理论及现场观测数据,分析轨道石门的破坏机理,提出恒阻大变形锚网索喷+底角锚杆联合支护的力学控制对策。实践证明,新型支护技术有效地控制了软岩巷道变形破坏,支护效果良好,为类似条件的巷道支护提供了可借鉴的经验,具有推广应用价值。     

无巷旁充填切顶卸压沿空留巷矿压显现规律及关键支护技术

为系统研究无巷旁充填切顶卸压沿空留巷矿压规律及关键支护技术,理论分析了无巷旁充填切顶卸压沿空留巷矿压显现规律,基于恒源煤矿Ⅱ632机巷工程实践,在巷道内布设位移观测点和顶板恒阻锚索测力计对巷道变形及恒阻锚索工作阻力进行连续观测,得到巷道在留巷期间巷道变形量、变形速率及恒阻锚索受力的变化规律。结果表明:切顶之后,由于顶板快速下沉所产生的冲击载荷,留巷围岩变形剧烈,尤其是强烈的底鼓现象;留巷段围岩变形受动压影响,变形更加剧烈;无巷旁充填切顶卸压沿空留巷顶部恒阻锚索总体平均受力为259.721 k N,最大受力达到275.76 k N,当工作面推过测点后,恒阻锚索受力趋于稳定;提出了"强化恒阻锚索配合锚杆(索)支护以增加顶板支护强度"、"当底板较软时,适当强化底板支护"和"注意留巷阶段的加强支护"的无巷旁充填切顶卸压沿空留巷关键支护技术。     

基于复杂应力软弱围岩的矿井建设支护研究

以西山煤电集团某煤矿回风巷为背景,分析研究了处于高应力条件下软弱围岩的支护方法。经过与普通围岩巷道进行对比,分析了软岩支护的难点,并采取了相应的支护对策。通过分析软岩巷道围岩变形控制理论,提出了软弱围岩锚杆(索)网联合支护方法。将锚杆(索)网联合支护应用于该回风巷,通过监测,从顶板、底板及两帮3方面研究了围岩的变形情况,结果显示,该支护方法取得了较好的效果。     

巷道锚杆(索)支护新型让压减震装置试验研究

在巷道支护中,锚杆(索)经常因围岩变形过大、震动等因素作用而被拉断甚至导致巷道垮塌,其主要原因是锚杆(索)支护体不能适应围岩变形,过早被拉断,从而失去支护作用。国内外学者通过大量的研究认为锚杆(索)支护结构具有一定的让压减震功能是有效解决该问题的关键之一,据此,研究设计了一种新型让压减震装置,并对其结构、让压减震、杆体变形等特性进行了试验分析。结果表明:①通过改变新型让压减震装置的壁厚、高度可以满足不同锚杆(索)支护体让压点和让压距离的要求,让压点可达60～180 kN,其让压距离可达15～20 mm;②通过线性拟合得出了新型让压减震装置的让压特性曲线方程,为巷道支护参数选取提供了定性和定量分析途径,为巷道围岩稳定性控制提供了一定的科学依据;③在三级冲击动载作用下,新型让压减震装置具有明显的弹性压缩变形,变形量可达4～6 mm,减震效果明显,在冲击荷载作用下,随着新型让压减震装置高度的增加,其减震性能明显增大;随着新型让压减震装置壁厚的增加,其减震性能有所减小。     

深井软岩巷道环形锚杆索支护技术

通过分析深井软岩巷道围岩变形、底鼓原因,根据预应力锚杆索的压应力分布区相互叠加交叉,在巷道围岩内能形成受力均匀的环形承压理带原理,运用环形锚杆索支护技术,较大程度提高了巷道围岩强度和承载能力,有效地控制了巷道围岩的变形。     

恒阻大变形锚杆支护技术在新安煤矿的应用

新安煤矿为深井软岩矿井,在岩石巷道掘进的过程中,使用普通锚索支护,巷道极易变形、破坏,需要进行二次修护才能使用。恒阻大变形锚杆支护技术在该矿试用后,有效地控制了巷道变形,保持了巷道围岩稳定,减少了巷道的修护量。     

基于塑性区扩展的巷道围岩控制原理研究

采用理论分析、数值计算和现场试验等手段,研究了支护阻力对巷道围岩塑性区半径、几何分布形态与围岩连续性变形的影响,分析了围岩塑性区的形成与发展过程。研究结果表明:在现有支护技术条件下,支护阻力对围岩塑性区半径、围岩连续性变形影响十分有限;在巷道开挖卸荷初期,塑性区处于均匀扩展时段,围岩处于近似均匀协调非连续性变形,此时的支护对围岩变形限制效果并不明显;随着围岩卸荷程度的减弱,受高偏应力与采动应力的影响,塑性区进入恶性扩展时段,巷道围岩部分区域出现不均匀、不协调等连续性大变形,而锚杆(索)对这些大变形能产生较好的抑制效果。因此,对于软岩动压巷道的支护,在整体加固的同时,应对敏感部位加强支护,合理分配支护强度,支护结构具有适应性让压功能是阻止围岩不协调变形的关键。工程实践结果表明,采用"自动让压桁架锚索"为主体、"锚杆+锚索+钢筋网等支护"为辅助的综合控制技术能够保持软岩动压巷道围岩整体均匀协调变形,保障了巷道的长期使用。     

深井高应力软岩巷道让均压加固技术研究

深井高应力软岩巷道支护难度较大,传统的支护方式难以控制围岩稳定。针对云驾岭矿深井轨道巷变形破坏特征及地质条件,通过理论分析,提出了巷道让均压支护理念,即通过让压环实现全断面锚杆、锚索受力均衡,设计了一次锚网索让均压支护和二次注浆加固的综合支护方案。现场工业性试验表明,拱形巷道拱肩部锚杆、锚索让压环首先让压变形,随后向顶部转移;锚杆让压极值为15t,锚索让压极值为18t。结果表明南翼轨道巷变形破坏得到了有效的控制。