亭南煤矿深部软岩巷道底鼓“四控”机理及应用

针对亭南煤矿深部软岩巷道底鼓大变形现象进行深入研究,综合采用现场工程地质调查、物化分析、数值模拟计算、现场测试等方法,分析得出西翼轨道巷道底鼓的复合型变形力学机制,提出采用"四控一措施"新技术将复合型变形力学机制转化为单一型变形力学机制,即将顶板、两帮、底角和底板四部位看作是相互联系的整体,综合控制各部位变形,并结合防治水措施,达到有效控制底鼓的目的。"四控"是指:在顶板施加锚杆并在关键部位施加锚索,有效降低来自顶板并传递至底板上的应力;通过施加底角锚杆,利用材料自身抗弯刚度,切断底板基角塑性滑移线;帮部打入锚杆,增强帮部岩体强度,减小发生底鼓底板宽度;施加反底拱对底板作用均匀一致的支护反力,形成封闭的支护体系。"一措施"是指:及时设置排水沟,避免排水不畅积水浸入底板造成膨胀性底鼓;对顶板及两帮围岩做喷浆处理切断裂隙水路径;巷道挖底后立即铺设干石灰粉垫层封闭底板围岩。工程实践表明,该项新技术在亭南矿有效地控制了软岩巷道底鼓变形。     

巷道底角锚杆控制底鼓机理及选型试验

煤矿开采进入深部以后,地质力学环境远比浅部复杂,各种非线性大变形力学现象越来越显著,巷道底鼓问题也更加突出。为探究控制巷道底鼓效果最好的锚杆类型,首先根据锚杆控制巷道底鼓力学分析模型,从有效切断底板塑性滑移线和有效分解力的作用两方面,对底角锚杆控制底鼓的作用机理进行力学分析;然后进行室内试验,加工6种不同材质及规格的底角锚杆,进行抗弯力学性能试验,通过对试验结果进行优化分析,最终确定控制巷道底鼓最适宜的底角锚杆类型,即I-3型底角锚杆;并将此类锚杆成功应用于大屯孔庄矿-785轨道大巷工程。监测结果表明,此类控制巷道底鼓锚杆在实际工程中取得明显的技术效果。     

红阳三矿深部回采巷道底鼓控制技术研究

文章以红阳三矿西一708工作面运输斜巷为研究对象,从工程地质和采掘条件方面分析了红阳三矿深部回采巷道发生底鼓的原因,研究采用"锚杆锚索联合支护顶板和两帮+底角锚杆和底板锚杆加固底板"对巷道顶板、两帮、底板进行同时加固,提高了巷道围岩体强度和自身承载能力,有效地控制底鼓的发生。     

孤岛煤柱下沿空掘巷底鼓机理及控制技术

针对孤岛煤柱下沿空掘巷围岩应力大、巷道底鼓严重的问题,分析了巷道围岩性质、工作面动压、沿空掘巷窄煤柱宽度、孤岛煤柱集中应力等对巷道底鼓的影响,通过数值计算得到该类巷道具有围岩塑性区分布大、最大主应力等值线远离底板、底板岩层易挤压流动造成巷道剧烈底鼓等特点。在分析平沟煤矿1603轨道平巷底板浅部围岩位移特点的基础上,提出采用2根底角锚杆、2根底板锚杆的加固法控制巷道底鼓,现场观测表明,该支护方案加固后巷道底鼓量减小65%,取得了良好的控制效果。     

巷道两帮强度对底鼓控制的影响

通过理论分析,建立了不同煤岩条件下巷道两帮位移与底鼓的力学模型;运用数值计算软件UDEC模拟了两帮煤体不同强度条件下巷道底板变形破坏特征,结果表明:巷道两帮煤体强度与底鼓量之间成反比关系。在此基础上提出加强回采巷道两帮煤体支护强度控制两帮位移量来减小巷道底鼓量围岩控制思想,现场工业性试验结果表明,该围岩控制技术能有效的控制巷道底板变形。     

基于FLAC~(3D)的顶板和两帮强度对底鼓影响的数值模拟研究

巷道围岩是由顶板、两帮、底板构成的一个完整的结构体。为了防止在深部开采时巷道底鼓的发生,要加强巷道底板的稳定性,对底鼓进行有效的控制。结合潞安集团屯留煤矿实际情况,通过数值计算软件,模拟了在不同强度顶板和两帮的条件下,底板塑性区、底板水平应力和底鼓量的情况。结果表明,在一定的煤矿地质条件下,巷道顶板强度愈大,底板塑性区愈小,底板中的水平应力愈大,底鼓量愈小;煤体强度越大,底板塑性区越小,底板中的水平应力越大,底鼓量越小,反之,底鼓量越大。回采巷道的顶板和两帮煤壁的性质直接影响了巷道底板的稳定性,控制顶板和两帮对防治底鼓起到重要作用。     

深井巷道底鼓三级控制技术

深部矿井巷道底鼓是巷道顶板、两帮及底角应力共同作用的结果。因此,要有效控制巷道底鼓,必须利用锚索在关键部位加固顶板,利用锚网耦合加固帮部,利用刚性锚杆加固底角来减小对两帮和底板的压力,并切断产生底鼓变形的塑性滑移线。     

底角锚杆在深部软岩巷道底鼓控制中的应用研究

底鼓作为深部软岩巷道围岩变形与破坏的主要形式之一,一直困扰着贵州开磷集团马路坪矿。通过对700m中段运输大巷变形状况的实地调查,以及对底鼓因素的理论分析,同时运用数值模拟方法,研究底角锚杆在控制底板变形中的受力特征,从而提出底角锚杆控制底鼓的工作机理。通过对三种底锚形式(单排底锚、双排底锚以及垂直底锚)的数值模拟对比,得出如果在高地应力情况下,安设垂直底锚能够防治由于较高的应力集中而形成的剪切破碎带随着破坏的发展、剪切带贯通而形成的楔形破坏。同时加设双排底锚,利用材料自身的抗剪强度,切断底板基角部位的塑性滑移线,使应力向岩体深部传递,最终有效地控制巷道底鼓。     

亭南煤矿东翼轨道大巷底鼓力学机制及控制技术

为解决亭南煤矿东翼轨道大巷底鼓问题,采用现场调查、围岩物化成分分析、吸水软化试验和数值分析等方法,研究了亭南煤矿软岩巷道底鼓特征、影响因素和变形力学机制。结果表明:底鼓主要是由于巷道底板岩层岩性软弱膨胀性强,底板在无支护状态下成为巷道变形和应力释放的主要空间,巷道底角软岩在两帮应力传递作用下产生剪切塑性大变形,向底板中部挤压形成底鼓。提出了底板隔水、加固、控制变形的治理原则,采用混凝土反底拱+金属焊接网+底角管缝式锚杆的支护形式,对底板进行加固。通过现场监测和数值分析,表明新支护能够改善底板围岩受力状态,切断底角剪切滑移变形,有效控制巷道底鼓变形。     

底板注浆及帮角锚杆加固技术控制巷道底鼓研究

为解决棋盘井煤矿9~#煤层回采巷道底鼓给矿井生产安全带来的不便。通过现场调查、理论分析、数值模拟、摩尔应力圆理论综合分析巷道底鼓机理,找出造成巷道底鼓的原因,确定巷道底鼓类型。提出底板注浆帮角锚杆加固+底板表面浇筑混凝土的方案。利用FLAC~(3D)模拟对比底鼓控制支护技术与底板未支护条件下的在位移量、塑性区、巷道围岩应力状态方面改善明显。通过工程实践监测,此方法控制底鼓成效显著,能有效地减小底板鼓起和巷道变形。