深井强动压作用巷道强化控制技术研究及应用

煤系地层围岩软弱,在高地压作用下开采深部煤层时,由于埋深大使得巷道的围岩变形严重,巷道的顶板及底鼓量均大于浅埋深巷道,导致深部巷道围岩稳定性控制与支护的难度加大,影响顶帮的稳定从而使得整个巷道失去稳定。通过分析巷道变形破坏机理,根据锚杆索支护理论与注浆加固理论制定了“巷道扩刷+顶帮分区耦合强力支护+底角卸压与加固+底板注浆加固、底板锚索束+喷射钢纤维混凝土+顶板与两帮高压注浆加固”的高强度联合支护方案,确定了支护参数,有效解决了深井强动压大变形巷道的支护问题。通过对现场进行监测,巷道变形量明显减小,巷道变形得到了有效控制。为同类条件下的深井强动压巷道的全断面支护问题提供了新的思路和方法。     

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。     

三软煤层沿空巷道破坏机制及锚注控制

针对龙口矿区梁家煤矿典型三软地层沿空巷道-4606材料巷围岩控制难题,通过现场监测和试验,分析原支护方案下围岩变形破坏机制。煤层结构复杂,围岩易膨胀、软化,围岩破坏范围大,拱架变形破坏严重,锚杆支护潜力无法有效发挥是巷道变形破坏的主要原因。以锚注支护为核心,实施了U型棚+注浆锚杆+注浆锚索和注浆锚杆+注浆锚索2种联合支护对比试验方案。结果表明：方案实施后,巷道围岩变形量均小于原支护方案37%以上,U型棚+注浆锚杆+注浆锚索联合支护方案中U型棚对围岩的控制作用不明显,注浆锚杆+注浆锚索联合支护完全可以取代传统的U型棚支护。     

大断面软弱煤帮巷道注浆加固支护技术

为解决曙光煤矿轨道巷矿压显现剧烈、巷道变形严重等问题,通过优化合理的注浆参数,采用深、浅孔注浆与锚索联合方式对巷道软弱煤帮进行加固支护,对巷道稳定性进行了研究。研究结果表明:软弱煤帮注浆加固支护使巷道原来破碎的围岩形成一个整体,提高了围岩其自承载能力,减轻了巷道顶板承载压力;采用深浅孔相结合的注浆方式对浅部巷道围岩实现封闭,使锚索能在深部围岩产生了有效的拉力;采用对两帮注浆加固方式的巷道两帮移近量较一帮注浆方式降低约50%,较巷道原有支护方式,降低约85%,巷道围岩整体变形得到了有效控制。     

组合锚注支护技术在赵固一矿深部大断面巷道中的应用

针对深部大断面巷道受高应力作用及支护方式等因素影响,极易出现巷道围岩变形快、变化量大、维护管理困难等问题,分析巷道围岩破坏变形原因,把锚网索支护技术与巷道注浆加固技术进行有效结合,提出注浆组合锚网索联合支护技术方案,利用中空锚杆锚索用作注浆管,对岩层注浆后,浆液会在岩层扩散区域内进行均匀扩散,使锚杆锚索与围岩共同组成一个支护圈,形成共同承压作用,提高围岩的整体性和完整性,增强其自身强度和自承能力,确保巷道的长久支护稳定。通过现场应用实践结果表明,巷道围岩顶底板移近量和两帮变形量比原普通支护方式减小了50%～70%,巷道破坏变形情况得到有效控制。     

构造带极不稳定围岩注浆加固效果数值分析

泰来煤矿+1 150 m水平运输大巷处于多条断层影响区域,巷道顶底板和两帮移近量大。在现场调研、巷道顶底板岩层结构分析及实验室试验的基础上,提出了在原支护参数不变的情况下,进行围岩注浆加固措施。采用FLAC数值软件对注浆前后的围岩加固效果进行了对比分析。结果表明:只进行锚杆+喷层+锚索支护时,围岩变形速度和变形量都较大,"围岩-支护"共同体呈松散破坏状态。采用注浆加固和锚杆+喷层+锚索的联合支护方式,围岩变形得到了有效控制,顶板最大下沉量140 mm、最大底鼓量80 mm、两帮最大移近量为125 mm。     

破碎巷道围岩变形机理及支护措施研究

注浆加固+锚索支护方式使破碎围岩巷道形成一个整体,能更好地控制围岩变形破坏。本文针对木瓜煤矿10-208回采巷道施工期间因巷道围岩破碎、地质条件复杂等因素影响,围岩出现变形大、难支护等问题,采用理论分析与现场实践相结合的方法,对破碎围岩巷道支护措施进行了研究,提出了“注浆加固+锚杆索”支护技术。现场实践结果得出巷道过围岩破碎段掘进期间,顶底板及两帮累计变形量最大值分别为54.5mm和64.6mm,表明“注浆加固+锚杆索”支护技术可对破碎围岩巷道变形破坏进行有效控制。     

泥质顶板大断面煤巷围岩稳定性控制技术

潞安李村煤矿为解决1306大采高工作面运输巷围岩控制难题,分析了软弱顶板破坏机理,确定采用锚杆索联合支护和浅部注浆孔与深部注浆锚索加固技术进行巷道围岩联合控制的方式.在长时间的巷道监测周期内,顶板最大下沉147 mm、两帮最大移近73 mm,深部和浅部离层量均在可控范围内,围岩变形的稳定期较长,整体控制效果良好.为相似...     

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.     

锚杆预应力锚索注浆组合加固技术在大巷加固中的应用

介绍了锚杆、预应力锚索注浆组合支护技术在平顶山五矿己三胶带下延加固中的应用。实践证明应用锚杆、预应力锚索注浆组合加固技术,巷道支护效果较好,有效地控制了巷道的围岩变形,相对延长了巷道的安全使用期,为困难巷道工程支护加固提供了一条新的途经。     

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。     

三软煤层巷道破坏机制及锚注对比试验

针对龙口矿区梁家煤矿典型软岩巷道-4606改造开切眼巷道围岩控制难题,通过现场监测和试验,分析原支护方案下围岩变形破坏机制。煤层结构复杂,围岩易膨胀、软化,围岩破坏范围大,拱架变形破坏严重,锚杆支护潜力无法有效发挥是巷道变形破坏的主要原因。支护构件锚固性能试验表明,与注浆前相比,注浆10 d后注浆锚杆拉拔力提高214%,高强锚索提高89%。在此基础上,以锚注支护为核心,实施了U型棚+注浆锚杆,注浆锚杆+高强锚索两种联合支护对比试验方案。结果表明：方案实施后,巷道围岩变形量小于原支护方案59%以上,锚注支护可有效控制该类条件下巷道围岩变形;两种试验方案的围岩整体平均变形量相差6.6%,采用注浆锚杆+高强锚索联合支护方案可替代传统的U型棚支护。     

留巷巷道变形破坏机理及控制技术

针对留巷巷道围岩变形破坏难题,采用理论分析、数值模拟及现场实测等相结合的研究方法,揭示了留巷巷道围岩变形破坏特征和机理,提出了留巷巷道注浆加固方案。对注浆加固方案进行了现场试验,试验结果表明,采用注浆加固和强力锚杆锚索支护后巷道围岩完整性较好,巷道变形完全控制在要求范围内,达到了支护效果。     

深部软岩巷道围岩支护技术研究

为有效解决深部软岩巷道围岩控制问题,针对信湖煤矿回风石门埋深大、应力高、围岩强度低的特点,在分析了信湖煤矿回风石门的围岩赋存条件、变形破坏特征以及原有支护方案已难以维持现掘巷道稳定的条件下,通过理论计算得到信湖煤矿回风石门围岩塑性区范围,从而提出了控制巷道围岩的基本理念：采用小承载体控制围岩破碎区的扩大,采用大承载体限制围岩塑性区的发展,2个承载结构共同维持巷道稳定,进而提出采用“混凝土喷射+注浆锚杆/锚索+普通锚杆/锚索”联合支护方案对新掘巷道进行支护,并结合FLAC^3D数值模拟及现场工业性试验对“混凝土喷射+注浆锚杆/锚索+普通锚杆/锚索”联合支护方案的合理性及可靠性进行验证。结果表明：信湖煤矿回风石门新掘巷道经“混凝土喷射+注浆锚杆/锚索+普通锚杆/锚索”联合支护方案支护后围岩表面变形趋于平稳,巷道顶板最大下沉量仅为36 mm,两帮移近量为67 mm,支护体与巷道围岩形成了稳定的复合承载结构,联合支护方案能够保持巷道的长期稳定,该联合支护方案可为其他类似深部软岩巷道支护提供一定参考。     

复杂应力条件下巷道加固技术研究

针对永安煤矿材料、胶带和回风下山受多次采动影响围岩变形破坏严重的问题,通过分析原有砌碹支护存在的缺陷和围岩大变形机制,提出了注浆加固和锚杆、锚索联合支护的治理方案,给出了注浆参数及注浆工艺和锚杆、锚索支护参数。通过现场实施并实测得出,注浆后浆液将大量裂隙、空洞充填,减小了围岩破碎范围,围岩强度得到提高,围岩移近量明显减小,最终有效控制了围岩变形,保持了巷道稳定,保证了安全生产。     

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。     

大断面煤仓硐室支护技术研究

以华润煤业唐洞煤矿-450 m水平煤仓为例,针对大断面巷道特性,通过采用工程类比法和理论分析等方法,选择了"锚杆+锚索+注浆"的联合支护方案。运用松动圈理论和耦合支护原理对锚杆、锚索支护参数进行了优化计算,通过经验方法对注浆参数进行了优化选择。现场矿压观测结果证明了"锚杆+锚索+注浆"的联合支护技术较适合大断面巷道的围岩变形控制。     

弱胶结富水巷道合理支护技术研究

为了解决大南湖西五矿围岩胶结性差、顶板含水量大导致巷道支护困难的问题,采用现场实测与数值模拟相结合的方法,进行了现场锚固性能测试,分析了随顶板岩层含水量增加,采用架棚支护、锚杆支护和锚杆锚索联合支护3种支护方式时巷道围岩变形规律和支护体受力特征。研究结果表明:在现场围岩条件下锚杆、锚索可以达到规定的拉拔力;顶板含水量较大时采用架棚支护围岩变形严重,梯形棚发生结构性失稳,而锚杆锚索联合支护可以有效减弱在水作用下锚杆轴向力的降低,大幅减小围岩变形。现场观测结果显示锚杆锚索联合支护围岩控制效果显著。     

锚杆锚索联合支护在软岩巷道中的应用

目前,我国在顶板较为软弱破碎的巷道中普遍使用锚杆锚索联合支护方式.在对锚杆锚索联合支护原理和设计方法探讨的基础上,新安煤矿在软弱破碎巷道采用高强度锚杆、锚索以及滞后安装锚索等方法进行支护,有效缓解了锚索因顶板离层而承受的集中压力,增强了锚索适应围岩变形破坏的能力,使锚杆锚索联合支护的互补作用和锚杆的加固作用得到充分发挥,有效防止因锚索破断引起的冒顶事故.     

近断层采动巷道变形破坏机制与控制技术研究

针对红岭煤矿近断层采动巷道(15141上巷)掘进期间围岩非对称变形破坏与支护结构失效严重等现象,对其变形破坏机制与控制技术进行了数值模拟与工程应用研究。结果表明,断层附近的非对称采动应力场、巷道关键部位的剪切滑移破坏以及煤岩体碎胀变形是造成该类巷道非对称大变形和支护失效的主要原因。利用非对称耦合支护原理和让压锚杆工作原理,提出了该类巷道围岩控制技术,即采用高强让压锚杆、锚索以及注浆加固对关键部位进行加强支护,控制关键部位的剪切滑移破坏、提高其承载能力,减弱围岩关键部位产生的差异性变形,促使支护结构均匀承载,从而实现控制巷道非对称大变形的目的。工程实践表明:采用高强让压锚杆、锚索与注浆加固的非对称支护技术后,巷道变形量与非对称性得到有效控制,巷道围岩稳定性大幅提高。