提高支护强度控制深部巷道围岩变形

简要分析了鹤壁矿区深部巷道围岩变形特征及支护机理,指出常用锚杆主动支护强度偏低,是造成深部巷道变形破坏的主要原因,结合工程实例提出了提高支护强度,控制深部巷道围岩变形的主要技术措施。     

深部巷道长锚杆支护技术研究及应用

分析了深部巷道围岩变形破坏特征主要为围岩变形量大、变形具有持续性和不可控性,提出采用长锚杆支护技术进行深部巷道的支护。数值模拟分析了不同支护系统巷道围岩的塑性区分布,结果表明:深部条件下巷道塑性区范围较大,加大支护强度对塑性区改变较小,普通锚杆锚索支护不再适用;深入研究了长锚杆的围岩控制机理,并说明了其在深部大变形巷道支护中的优越性。现场工业性试验表明,采用长锚杆支护后,围岩控制效果更佳,且帮部长锚杆在扩帮时能够被重新利用,支护效果较好。     

深部巷道支护技术研究与实践

煤矿深部开采巷道与浅部巷道的主要差别是围岩存在破裂区,也是深部巷道支护的重点之一。由于破裂区的存在,巷道支护应以护为主,防止围岩破裂范围扩大,巷道失效。提出了深部巷道支护的7大设计原则。理论与实践证明巷道底角采用弧形,加强巷道底角与肩部等关键部位的支护强度,使巷道整体收缩变形,可有效防止深部巷道的破坏。     

会泽深部高应力巷道分类支护技术体系研究

针对会泽矿业矿山厂深部巷道支护复杂性难题,开展了深部巷道失稳模式分析、深部巷道几何信息和地质力学信息聚类分析和不同巷道围岩变形力学机制分析,得出了深部巷道围岩的6种主要失稳模式、3种主要巷道支护类别和3种巷道围岩变形力学机制。基于深部高应力巷道支护涉及的多重因素的综合分析,提出了覆盖地层岩组、主要巷道类型、围岩等级、松动圈厚度、破坏形式、巷道走向与σ1关系和对应支护方案的矿山厂深部巷道分类支护技术体系,该巷道分类支护技术体系对于矿山厂深部巷道支护具有重要的指导作用。     

深部高应力软岩巷道支护技术研究

浅部传统支护强度难以满足深部巷道高应力要求。本文分析了薛村矿三水平变电所深部软岩巷道围岩变形破坏特征及影响因素,运用FLAC3D软件模拟了传统锚网索支护与锚网索喷+注浆加固支护两种支护方式。巷道围岩收敛变形监测表明,运用锚网索喷与注浆加固相结合的支护方式能够有效控制深部软岩巷道围岩收敛变形。     

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.     

深井大断面软岩巷道围岩破坏机理与支护研究

根据滕东煤矿深部开采的地质条件,针对深部大断面巷道围岩变形破坏特征,通过现场观测和理论分析,深入研究了软岩巷道变形破坏机理;高地应力、低强度岩体、复杂的地质构造、支护体力学特性与围岩力学特性不耦合,支护时机不合理,是造成巷道持续性大变形与失稳的主要原因。为此,提出了深部软岩巷道支护原则和超前卸压与支护+锚网喷+高强鸟巢锚索+注浆加固联合支护方案。现场巷道位移监测结果表明,该方案可有效控制深部大断面巷道大变形。     

基于FLAG3D的深部巷道围岩变形数值模拟

应用FLAC3D对东荣二矿深部巷道围岩变形进行数值模拟,在一定程度上起到理论指导作用,从分析结果可以看出喷锚注支护可以有效地控制围岩变形,改善巷道围岩应力分布,减小巷道位移量,提高围岩强度和自承能力,支护结构长期稳定,能够很好地解决深部破碎巷道围岩变形控制问题.     

深部留底煤回采巷道变形破坏及支护策略研究

为揭示深部留底煤回采巷道围岩变形破坏规律、提出有效支护策略，以青云煤矿020202工作面轨道巷为研究对象，通过建立深部巷道力学模型，引入无量纲形式的敏感度因子，研究埋深、围岩强度、采动应力和支护阻力对围岩变形破坏的影响规律，基于此提出新支护策略，并采用数值模拟和现场实测验证。研究结果表明：围岩表面位移量和塑性区半径各影响因素按影响程度排序为埋深>围岩强度>采动应力>支护阻力；“去底煤注浆加固+高预应力强力锚杆锚索及时支护”策略可有效抑制巷道围岩塑性区发育，使围岩变形量减少约50%,无需返修。研究成果可为深部留底煤巷道支护设计提供借鉴参考。     

深部软岩巷道锚注支护技术研究与应用

深部软岩巷道具有非线性大变形特征,单一的支护方式难以控制。锚注支护可以改变围岩力学参数,提高围岩强度。结合鹤岗矿务局兴安矿四水平中央石门返修的工程实践,分析了锚注支护的工程特点,经理论分析和工程应用表明,锚注支护显著提高了围岩的强度和承载能力,有效地控制了深部软岩巷道变形问题,是一种有效控制深部软岩巷道变形的支护形式。     

基于FLAC^3D的深部巷道围岩变形数值模拟

应用FLAC^3D对东荣二矿深部巷道围岩变形进行数值模拟,在一定程度上起到理论指导作用,从分析结果可以看出喷锚注支护可以有效地控制围岩变形,改善巷道围岩应力分布,减小巷道位移量,提高围岩强度和自承能力,支护结构长期稳定,能够很好地解决深部破碎巷道围岩变形控制问题。     

煤矿深部巷道锚杆支护理论与技术研究新进展

针对我国深部高地压巷道围岩条件的特殊性与复杂性及巷道支护存在的问题,分析了高地压巷道围岩变形与破坏机理、支护系统控制围岩变形的作用。介绍了适用于深部巷道围岩的地质力学快速测试系统:包括地应力测量、围岩强度原位测试及围岩结构观察;高预应力、强力锚杆支护系统:包括高冲击韧性强力锚杆,大吨位、大延伸率单体锚索,高刚度钢带。介绍了高预应力、强力锚杆支护系统在新汶矿区和金川镍矿的应用情况。实践表明:高预应力、强力锚杆支护系统是深部巷道较有效的支护形式。     

深部巷道不同支护形式的对比计算分析

为获得深部巷道的合理支护方法, 针对平煤四矿深部巷道, 采用ANSYS软件, 对被动支护、底板开放式锚杆组合拱支护、全断面预应力锚杆支护、关键部位加强支护等不同支护形式进行了对比计算分析。计算结果显示, 支护阻力大于0.2 MPa之后对巷道变形的控制作用较小, 仅通过提高被动支护阻力难以控制巷道变形; 与底板开放式锚杆支护相比较, 全断面预应力锚杆支护可显著减小巷道变形, 利于围岩承载结构的形成; 关键部位锚索支护可减小围岩应力集中程度, 同时使深部围岩承担荷载, 提高浅部围岩稳定性。综合分析得知, 对于深部巷道需采用强化支护结构强度、调动围岩承载能力、关键部位加强支护、全断面预应力锚杆支护等手段。     

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。     

不同支护结构对深部巷道围岩变形的时效分析

为合理选择深部软岩巷道的支护形式和支护时机,采用有限差分软件FLAC3D,考虑围岩强度的时效性,分别研究了锚杆锚索主动支护结构、U型钢和壳体被动支护结构及反拱加底板锚杆支护结构对深部软岩巷道围岩变形的控制作用。结果表明:因围岩强度的时效性,岩体之间作用减弱,锚杆、锚索等柔性支护结构调动岩体发挥承载作用的能力降低,围岩变形明显;巷道前期剧烈变形后,因锚杆锚索具有一定围岩自身承载能力,施加刚性支护可有效控制巷道变形;底拱和底板锚杆有利于改善底板围岩受力环境以及控制巷道围岩变形整体协调性;注浆是改善围岩变形时效性的有效手段。提出初期以高预应力、高强度锚杆等进行支抗与卸压,后期以刚性支护及注浆进行加固的巷道支护对策。     

软岩巷道锚杆支护研究新进展

以大量实测资料为依据，分析了国内外软岩巷道锚杆支护的技术现状和特点。通过定量分析，认为我国目前软岩巷道锚杆支护的主要技术问题是锚杆支护系统支护强度不够。考虑软岩巷道围岩变形特点，提出我国发展软岩巷道锚杆支护的技术关键是：提高系统强度以控制围岩变形，提高支护系统柔性以适应围岩变形。其中提高支护系统强度控制围岩变形更为重要最后，提出了我国发展软岩巷道锚杆支护的技术途径。     

东海矿深部围岩变形破坏分析

为了探讨东海煤矿深部巷道破坏规律,为支护提供技术支持,本文分析了该矿深部巷道破坏的主要形式,找出了影响东海煤矿围岩变形破坏的主要因素。得出了只有巷道围岩性质、围岩压力与支护方式三个因素达到一个最佳的组合,才能达到深部巷道支护的目的。在围岩压力已定的条件下,仅有改变巷道围岩性质,研究合理最佳支护方式,才能解决深部巷道的支护问题的结论。     

深部脆性岩石三轴卸荷实验研究

深井巷道支护成为影响安全、制约正常生产的主要因素,某些深部开采矿井的围岩没有表现出软岩的特性,顶板在冒落之前没有明显变形,表现为小变形、脆性破坏和顶板突然冒落的特性.本文根据煤矿现场复杂高应力脆性围岩巷道顶板变形、破坏实际,对其岩石试样进行了卸荷破坏三轴实验研究,研究深部复杂高应力脆性破坏围岩的变形、破坏机理及其力学特性,为深部脆性围岩巷道支护方案设计和优化提供有力支持.实验研究结果表明,在深部复杂高应力环境下,中等稳定脆性围岩巷道顶板破坏属于卸荷不平衡力引起的变形破坏,必须采用围岩-支护体之间的刚度、强度、变形相互耦合支护技术,才能有效防止巷道顶板发生剪切、错动或断裂破坏.     

深部高应力大变形巷道的工程特征及围岩稳定性

针对深部高应力巷道围岩变形特征,采用现场调查、室内试验与数值模拟等研究方法.首先,依据现场调研结果,分析了高应力软弱围岩表面揭露特征、内部裂隙发育情况与岩石微观结构,获得了一些有价值的结论,深部巷道围岩整体的力学强度均较低;其次,进行了岩石力学试验和强度参数预测分析,认为深部巷道中的岩石强度具有一定的差异性,而且各岩体力学参数的空间分布与岩体密度存在很大差异性;再次,根据深部巷道围岩的力学强度、地应力释放方式与巷道围岩变形之间的关系,认为在深部巷道中不同应力释放方式将会引起不同的围岩变形特征.最后,探讨了不同支护方式对高应力巷道围岩变形的控制作用机理,提出了提高围岩体自身承载能力,实现"柔""刚"耦合、"内""外"共同承载的综合控制支护理念.     

软岩巷道锚注索联合支护技术应用

以平煤股份二矿某软岩巷道变形失稳为研究对象,通过分析得出该巷道变形原因与围岩裂隙发育及支护强度有关,需要提高巷道破碎围岩的残余强度,同时加大一定范围内的支护力度,控制围岩变形;决定采用浅部高强锚杆、中部注浆、深部注浆锚索加固的三层组合拱联合支护结构对巷道进行维修,通过对维修后的巷道进行围岩变形监测,得出该支护方式有效地减少巷道围岩变形量,解决了该软岩巷道大变形失稳的问题。为该矿后续巷道支护以及相近条件下巷道的治理提供了借鉴。