深部高应力巷道围岩预留变形控制技术

采用理论分析、数值计算、现场试验等手段,研究了支护阻力对深部高应力巷道围岩变形与塑性区的影响,提出了支护结构应满足围岩大变形的协调支护原则。研究结果表明:在现有支护条件下,支护阻力对深部高应力巷道围岩变形、塑性区影响十分有限,深部高应力巷道围岩总是存在一部分变形量依靠现有支护水平无法控制,将此部分围岩变形量称之为巷道围岩的"给定变形",并且这种"给定变形"随着开采深度的增加而增大;因此,对于深部高应力巷道围岩变形控制,可在巷道掘进时预留一定的变形空间,并要求支护结构应能够适应巷道围岩的大变形,以维持围岩的完整性,同时保障支护结构本身能够持续不断提供支护阻力而又不出现断裂失效。工程实践结果表明:考虑预留变形并采用"锚杆+自动让压桁架锚索"为主体,锚索加固为辅助的综合控制技术可较好的控制巷道围岩的稳定性,保障了巷道服务期间的安全使用。     

深部大变形巷道围岩稳定性控制方法研究

针对深部高应力巷道围岩大变形难以控制的问题,采用Kastner等相关理论,研究了支护阻力对深部高应力巷道围岩变形的影响,揭示了其变形难以控制的力学本质,提出了巷道围岩稳定性控制新的支护理念。深部高应力巷道围岩大变形主要来自于两部分:1巷道周边浅部破碎围岩的扩容与剪胀等非连续性变形;2高应力致使巷道围岩产生的以塑性变形为主的连续性变形。研究表明:目前的支护水平对巷道围岩的连续性变形影响十分有限,总是存在一部分变形量无法控制,即深部巷道围岩存在"给定变形"。为实现巷道围岩稳定控制,降低支护成本,巷道围岩支护理念应由变形控制向稳定控制转变,确保巷道围岩均匀、协调变形,消除冒顶与片帮等不安全隐患,增强巷道围岩整体性与稳定性。因此,对于深部高应力巷道围岩稳定性控制,可在巷道掘进时预留一定的变形空间以容纳围岩部分"给定变形",支护结构应具有一定的连续性变形能力,又能持续提供较高的支护阻力,以维持巷道围岩的完整性与稳定性,保障巷道围岩的均匀、协调变形。工程实践结果表明:考虑预留变形并采用"可接长锚杆+刚性长螺纹钢锚杆+锚网+W钢带+喷射混凝土"综合控制技术为主,并辅以可接长锚杆强化顶板支护方案可较好控制巷道围岩的稳定性,保障了巷道服务期间的安全使用。     

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。     

深井高应力高突区域回采巷道变形特征及控制

针对首山一矿工作面回风巷掘进过程中围岩强烈变形的难题,综合现场调研、煤岩试验、理论分析及井下试验与实测等方法,对其变形破坏特征和巷道支护难点进行了分析,提出了针对此类巷道围岩控制的关键技术。结果表明,巷道变形速度快、底鼓严重、巷道累计变形量大是首山一矿回风平巷变形的主要特征;采用的高预应力高强锚杆支护系统、锚杆锚索协调支护技术、让抗结合、预留断面技术以及关键部位支护补强技术,有效地控制了巷道围岩的大变形。工业试验结果表明,支护后的巷道两帮变形量基本控制在180 mm以内,巷道顶板下沉量基本控制在170 mm以内,提出的支护技术对深部巷道围岩变形的控制效果良好。     

深部软岩巷道卸压支护技术研究

针对深部软岩巷道围岩应力高、松动范围大、围岩变形严重的特点,应用深部巷道围岩控制"内、外承载结构"耦合稳定原理,分析了水井头煤矿-500水平412下山巷道破坏原因,提出了深部软岩巷道卸压支护技术.该技术采用围岩卸压、锚梁网喷支护和U型铜支护控制外承载结构移动过程,采用围岩注浆和锚索加强支护促使外承载结构稳定.现场支护试验表明该技术能够保证巷道围岩的长期稳定,并取得了很好的经济效益.为同类软岩巷道支护提供了借鉴.     

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.     

深部高应力软岩巷道联合支护技术研究

随着矿井向深部开拓延深,巷道围岩条件更为恶化,巷道的掘进和维护更为困难,通过对鹤煤六矿深部高应力软岩巷道联合支护技术研究,采用锚网喷+锚索+壁后充填注浆联合支护技术,提高了支护强度,有效地控制了巷道变形,满足了安全生产的需要,为深部高应力软岩巷道支护探索出新路子。     

深井高应力软岩巷道修复加固技术研究

针对深井高应力软岩巷道围岩松动范围大、变形剧烈、难支护的技术难题,以顾桥矿1127(1)运输顺槽底板巷为研究对象,采用现场调研、理论分析和钻孔窥视的方法,对该巷道围岩的变形破坏特征及影响因素进行了分析,并对巷道围岩的松动破坏范围进行了实测。结果表明,地质构造、临近巷道掘进扰动及支护参数设计不合理是巷道围岩变形破坏的主要原因;在临近巷道开挖扰动下,巷道顶板及两帮围岩的最大松动破坏范围分别为5.2 m和2.2 m。根据该巷道大变形特点,基于锚索集中布置强承载特性,结合数值模拟分析,提出了“锚索集中布置补强+浅部围岩中空锚杆注浆+深部围岩中空锚索注浆”修护加固方案。工程实践表明,该套巷修加固方案可有效控制巷道围岩的变形,巷修加固效果显著,为类似条件深井高应力软岩巷道支护和变形修复提供了参考。     

赵楼矿深部软岩巷道变形破坏机理及控制技术

基于赵楼煤矿井底车场巷道围岩矿物成分分析、室内岩石力学试验、巷道地应力测试、围岩松动圈测试等巷道地质力学测试技术手段,深入揭示了深部巷道围岩变形破坏机理;针对赵楼煤矿深部巷道低围岩强度与高应力的支护难题,提出了以内注浆锚杆为核心的锚杆+锚索+锚注“三锚”联合支护体系;为反映深部巷道、硐室开挖后围岩的变形特征与支护结构受力情况,对巷道围岩收敛变形与锚杆受力情况进行了实时监测.监测结果表明,采用“三锚”联合支护体系能够有效地控制深部巷道围岩的大变形及底鼓,保持了巷道的长期稳定与安全.     

深部高应力软岩巷道变形破坏原因及支护技术

为解决深部高应力软岩巷道支护难题,以九龙矿-850轨道大巷为工程背景,采用现场调研、矿物成分分析和围岩结构窥视等方法,揭示了围岩变形破坏原因,得出工程地质条件差、围岩非均匀变形显著、支护结构工作阻力低、围岩承载能力难以发挥是造成巷道支护失效和变形失稳的主要原因。基于上述研究,提出以"协调围岩非均匀变形、控制挤压流动底鼓、强化围岩承载结构"为核心的联合支护方案。即以强力锚杆、高预应力锚索为基础,在巷道薄弱部位增设锚索实施非对称支护协调围岩变形,采用槽钢梁式桁架锚索加大底板支护强度控制底鼓,及时喷射混凝土层和架设U型钢使表面围岩均匀受压,最后全断面壁后注浆强化围岩承载结构,实现分层次协同承载。数值模拟和现场监测表明,该支护方案可有效控制深部高应力软岩巷道变形,使支护一次到位,避免多次返修。     

深部高应力沿空掘巷非对称支护技术

为了解决深部高应力影响区沿空掘巷支护难题,以郭屯煤矿-808 m四采区辅助轨道巷为例,分析了巷道变形破坏特征及其影响因素,提出采用"高强高预应力让压锚杆+锚索+金属网+带梯"的非对称锚网索支护方案,并对支护方式和支护参数进行优化。采用有限差分软件FLAC3D,对深部高应力扰动围岩沿空掘巷所采用的非对称支护方案进行了数值模拟,与原方案相比,巷道围岩应力显著降低,顶底板和两帮收敛变形得到有效控制。现场应用及观测结果表明,在深部高应力影响区沿空掘巷采用非对称锚网索支护技术,对围岩应力重新分布起到了较好的作用,达到了理想的巷道围岩控制效果。     

深部高应力围岩巷道维修支护技术及其优化

文章通过分析深部巷道在高地应力作用下的破坏情况,结合高应力围岩巷道的变形特征和破坏机理分析,采用全长锚固、复合网和注浆锚索加强两帮支护的高应力环境下巷道修复方式,降低了巷道变形的情况,并延长巷道维修周期,进一步改善并优化了深部高应力围岩巷道维修支护技术。     

陈四楼矿深井软岩巷道复合支护技术

结合陈四楼煤矿深部软岩巷道掘进工程实践,对深部软岩巷道的变形机理进行分析。针对该矿深部软岩巷道变形规律提出了初期采用主动柔性支护对破碎围岩力学性能"固"(锚网喷支护)、中期预留变形量对高应力"卸"(复合支护间隔时间)、后期采用全断面高强度和高刚度支护对其流变变形强"抗"的刚柔耦合动态加固技术(套棚加固及注浆),并对新旧支护方案的效果进行了对比。现场监测数据表明,陈四楼煤矿南五北翼轨道上山采用锚网喷+套棚复合支护技术取得了良好的支护效果。     

鹤煤八矿岩巷掘进支护实践

为了改变软岩巷掘进被动支护的局面,确保巷道支护的稳定性,在鹤煤八矿矿井深部-580 m水平掘进3105岩中巷、3005岩中巷时采用了锚网喷＋锚索＋底角锚杆耦合支护形式,实施光面爆破,减小对围岩的扰动。进行巷道支护后,对围岩变形实施了监测,结果表明,巷道变形得到有效控制。     

高地压巷道围岩加固支护技术研究

试验巷道位于断层影响带内,构造应力明显,且受到采动集中应力的影响,属于典型的高地压巷道。采用钻孔窥视手段对巷道围岩进行窥视探测,为巷道锚梁网支护设计提供重要参考。针对高地压巷道典型应力环境,设计了新型注浆结构,在不改变现有锚索锚固结构的同时,在自由段注浆,并使锚索由端锚变为全长锚固,提出了收集表面压力,并将其转移至深部的综合支护方法。现场观测结果表明,该支护方法能够有效控制类似环境下高地压软弱围岩巷道的围岩变形。     

深部高应力软岩巷道围岩应力分析及支护研究

以淮南矿业集团潘三煤矿1662(1)运输平巷掘进工程为背景,针对深部高应力软岩巷道难以支护的问题,系统分析总结了该类巷道变形破坏特征,并提出了锚网索注联合支护对策。即在该类巷道掘进初期先采用锚杆及锚索联合支护控制围岩变形,随后配合注浆锚杆提高围岩承载能力。运用FLAC~(3D)数值模拟软件,对不同支护方案下软岩巷道的应力场及位移场分布进行研究。     

深部高应力区域锚网索支护研究

为了探讨深部高应力区域的支护问题,对平煤集团十三矿深部高应力区域巷道围岩力学参数进行了测试,并采用FLAC3D数值模拟软件对不同间排距的锚杆+锚索+金属网支护方案进行模拟,确定了合理的支护结构。现场实践表明,该方案的实施有效地控制了深部高应力区域巷道的围岩变形,达到了预期效果。     

深井高应力非常规断面动压巷道支护技术研究

目前,国内关于高应力动压巷道非常规段面掘进技术方面的文献较少.本文分析了巷道所处区域水文地质条件和应力分布情况,并参考了数值模拟结果,对翟镇煤矿11103E高应力动压巷道采用了非常规断面掘进,锚带网初次支护只挂顶网,回采时锚带网加强支护挂帮网,特殊地段锚索注浆加固的方法;最终就巷道围岩表面位移、巷道围岩深部位移和锚杆(索)锚固力等矿压监测结果,进行了支护效果检验,结果表明支护技术安全有效.     

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。     

长锚固与卸压协同控制在深部强采动巷道的控制效果研究北大核心

针对深部强采动巷道围岩变形严重问题,以建新矿4203回风巷为工程背景,采用FLAC;数值模拟软件模拟了巷道在受掘进扰动及二次回采扰动时分别采用"短锚杆+长锚索"、"长锚杆+短锚索"、"长锚杆+短锚索+卸压"3种方案后巷道的应力分布规律和巷道围岩的变形规律。结果表明:加长锚杆长度可有效降低顶板变形量,卸压可有效改善巷道围岩应力坏境。并在4203回风巷设置了试验段,证明了长锚固和卸压协同控制对巷道变形量的控制和应力环境的改善具有明显效果。