软岩巷道围岩变形及控制

赵固二矿Ⅰ盘区东回风大巷原采用锚网索梁+12#工字钢棚联合支护,变形严重。为此,选取合适的注浆材料壁后注浆并架设36U型钢棚支护,采用FLAC3D数值模拟软件分析了巷道围岩的应力分布和塑性区范围,结果显示水平应力和垂直应力峰值分别为33.0 MPa和32.6 MPa,顶底板最大变形量为162 mm,两帮最大移近量为186 mm,巷道围岩未出现明显的塑性变形,表明该方案能维护巷道稳定。     

软岩巷道围岩控制数值模拟

赵固二矿软岩巷道变形严重,采用数值模拟软件FLAC3D,对工钢棚+喷浆+注浆支护下的巷道围岩应力、位移特征和塑性区范围进行了计算分析。结果表明,随着侧压系数地增大,围岩位移、应力和塑性区范围都有增大的趋势,且塑性区由巷道两帮向顶底板转移。现场试验结果表明,采用工钢棚+喷浆+注浆支护,巷道两帮移近量和顶板下沉量分别为145和112 mm,围岩控制效果较好,为类似条件下的巷道支护提供了参考依据。     

巷道过断层段围岩稳定性分析及支护技术研究

为解决2-208运输顺槽过断层段围岩变形量大的问题,通过分析2-208运输顺槽过断层巷道围岩变形的具体情况及断层对围岩稳定性的影响,提出采用U型棚+喷浆+注浆的支护方式控制巷道过断层区域的围岩变形量,并进行矿压观测。结果表明:巷道过断层段在采用U型棚+喷浆+注浆的支护方式后,顶底板的最大移近量为196mm,两帮的最大移近量为157mm,有效的控制了巷道围岩变形量。     

孤岛煤柱下破碎软岩巷道支护技术研究

为解决孤岛煤柱下破碎软岩巷道支护困难的问题,针对许疃煤矿82联络巷地质条件和巷道变形破坏特征,分析巷道失稳破坏的原因,提出了棚-索协同支护+全断面注浆加固+底板高强锚网索支护的全断面联合支护技术。结果表明:该支护技术能减小巷道围岩塑性区和低应力区,并能改善U型钢支架受力状况。82联络巷围岩变形在25 d后趋于稳定,两帮移近量最大为58 mm,顶底板移近量最大为35 mm,有效控制了巷道围岩变形,保证了巷道长期正常使用。     

近距离下分层临近采空区巷道支护技术研究

近距离下分层临近采空区巷道受应力叠加及掘进二次扰动影响,巷道掘进范围应力集中,围岩破碎且变形量大,支护困难。通过对磁窑沟11102运输巷围岩变形机理进行分析,制定注浆加固、架棚支护+锚索、抬棚补强支护方案。通过现场应用及矿压观测结果表明,采取补强支护方案后,顶底板最大位移量100 mm,两帮最大位移量140 mm,断面收缩率仅为5.6%,巷道围岩变形量得到有效控制,支护强度满足该巷支护要求,可为同类条件下巷道支护方案提供参考。     

深井软岩巷道双套棚灌浆支护技术研究与应用

为解决深井软岩巷道变形大、支护难的问题,以盘江矿区某矿121213工作面运输上山为工程背景,进行深井软岩巷道变形破坏特征及变形破坏原因的研究,得出结论:高地应力、围岩遇水易膨胀变形及围岩承载能力难以发挥是造成巷道变形失稳的主要原因。针对性地提出了双套棚灌浆支护技术,设计一种"锚杆锚索+灌浆+双U型套棚"的复合支护方案,即在锚杆、锚索支护的基础上,在围岩外部两架U型棚之间进行高压注浆,强化围岩承载结构。现场监测结果表明:采用双套棚灌浆支护后,巷道顶板、两帮及底板平均变形速率分别为0.55,0.43mm/d和0.36mm/d,最大变形量分别为145,115,87mm,巷道变形量在可控范围内,有效地控制了深部软岩巷道收敛变形。     

杜家沟煤业八采区回风巷软弱围岩控制技术

针对杜家沟煤业八采区回风巷在原有支护方案下围岩变形量大及掘进易冒顶的问题,通过分析巷道围岩变形破坏机理,得出巷道原有U型钢棚支护阻力不足,根据巷道变形原因提出采用超前管棚+U型钢棚+注浆加固的支护技术。结果表明:支护方案实施后,顶底板及两帮的最大移近量分别为170 mm和133 mm,掘进工作面无冒顶现象出现,保证了巷道围岩的稳定。     

动压巷道棚索协调支护技术应用实践

针对普通U型钢支护存在支架强度低、支护围岩相互作用关系差以及不能适应动压巷道复杂应力环境和大变形的现状,提出了以高阻可缩重型U型钢和高强度锚索为主的棚索协调支护技术,具体包括壁后充填注浆改善支护围岩相互关系,薄弱区锚索补强提高支护结构整体稳定性以及锚注加固底板控制底鼓。结合某矿巷道具体地质条件,通过数值模拟研究了不同支护方案对动压巷道围岩变形的控制效果。观测结果表明：顶底板移近量约280 mm,两帮移近量约为260 mm,采用棚索协调支护技术能有效控制巷道围岩变形。     

顶煤破坏区采动影响下巷道变形机理与控制技术

为解决顶煤破坏区下破碎围岩巷道变形大、破坏严重的难题，以韩咀矿32103工作面辅运巷为研究对象，采用现场实测及理论分析相结合的方法对巷道围岩应力分布及变形机理进行研究。结果表明：32103辅运巷道顶板存在的顶煤破坏区呈非连续分布，32103辅运巷道围岩应力环境调整及顶煤遗留煤柱与区段煤柱有效承载宽度减小是导致巷道矿压显现明显的主要原因。基于上述探测及理论分析结果，提出以“深浅孔注浆+锚网索”联合支护为主的巷道围岩控制技术及以“架棚+底板卸压”为主的加固技术。现场应用结果表明：采用新支护方案后，32103辅运巷道围岩最大顶底板移近量为70mm，最大两帮收敛量为48mm，支护锚杆未出现破断现象，且锚杆受力与围岩变形均在合理区间，巷道支护效果良好。     

大埋深破碎围岩巷道变形控制技术

120801运输巷受埋深大、上覆11号煤层采动等多重因素影响,导致巷道围岩破碎、支护难度大。结合现场条件,提出采用中空注浆锚杆+高强柔性金属网+工字钢架棚组合支护方式控制围岩变形。在巷道顶板采用涨壳式终孔注浆锚杆并配合注浆,提升顶板岩体整体稳定性及承载能力,加强锚杆围岩控制效果;巷道顶板及巷帮均铺设TECCO高强度柔性金属网,给巷道壁较大的支护作用力;按照1 000 mm棚距架设钢棚,进一步提升护表强度。现场应用后,120801运输巷顶底板、两帮最大移近量分别为66 mm, 58 mm,锚杆、架棚等支护体系均未出现失效、变形等问题,巷道围岩变形量较小,实现了深部破碎围岩巷道变形的有效控制。     

破碎围岩巷道变形失稳特征及控制技术

针对破碎围岩巷道变形量大、围岩整体性差和支护困难等问题，以昌兴煤矿1460运输石门为试验地点，通过数值模拟与现场考察，研究原支护技术下巷道围岩变形失稳特征及机制，拟采用联合支护技术并对比分析围岩变形特征。研究表明：由于围岩强度低、支护方式单一、受开采动压影响和围岩中含软弱夹层，造成围岩松散破碎，稳定性差，顶板最大破坏深度达到4.80 m；提出了“锚网喷+U型棚拱形支架+注浆”联合支护技术，采用预应力锚索、高刚度U型钢棚、浅孔注浆及深孔锚注等支护方式强化围岩特性，形成多层复合加固拱承载结构，实现支护结构与围岩的相互耦合作用；数值模拟分析得出，修复后围岩塑性屈服区最大深度由5.56 m减小到1.07 m，降低了80.76%，围岩塑性区大幅度减小，围岩应力总体趋于均匀分布；现场试验表明，修复后顶底板位移量仅113 mm，两帮位移量78 mm，说明该联合支护技术方案可有效控制围岩变形失稳，维持巷道整体稳定。     

深埋高应力巷道围岩注浆支护优化

文章针对深埋高应力巷道围岩变形量大、巷道难以支护的问题,以阳煤五矿二采区运输大巷巷道围岩注浆的实际工程为背景,通过理论分析、数值模拟和现场实测的方法,分析了深埋高应力巷道围岩变形形态及其破坏机理,探究了巷道围岩注浆前后的变形特征,简述了深埋高应力巷道围岩注浆的施工工艺,实测了深埋高应力巷道围岩变形特征,主要得到如下结论：巷道围岩注浆加固后巷道顶板的最大下沉量、底板最大鼓起量以及两帮最大移近量分别降低29.20%、41.79%和38.16%,巷道围岩变形显著减小;随着掘进工作面超前距离的不断增加,注浆后巷道围岩顶底板移近量和两帮移近量均呈现先增加后稳定的变化趋势,且最终分别稳定在700mm和510mm左右,巷道维护效果良好。     

掘进巷道应力区围岩变形机理及控制技术

针对2305巷450～530 m段过F7断层应力区时,顶板出现下沉、破碎、支护失效,应力区侧巷帮出现片帮、移近量大等围岩变形现象,分析得出2305巷围岩变形主要由构造应力、围岩特性、支护强度以及支护设计等原因所致,根据实际生产情况,对顶板采取“注浆+JW型锚索吊棚+π型钢棚”联合治理措施,对断层侧巷帮采用“超前管棚注浆+桁架锚杆”联合支护技术,通过实际应用效果来看,巷道应力区采取综合治理技术后,顶板下沉量控制在0.17 m以下,巷帮片帮深度控制在0.40 m以下,提高了应力区巷道成型率,保证了巷道安全快速掘进。     

组合锚注支护在深部大断面巷道围岩控制的应用

深部大断面巷道围岩严重变形影响煤矿回采效率,主要原因为埋深变大,围岩应力过大,导致支护传统支护措施无法满足要求。针对以上问题,拟采用组合锚注技术进行支护,阐述了两种中空注浆锚杆施工工艺,采用数值模拟方法分析了传统端部锚固和中空注浆锚杆锚固措施下巷道围岩应力、应变情况,对现场组合支护措施实施后情况进行了效果考察,得到以下结论：(1)组合锚注技术中端锚式中空注浆锚杆锚固大于涨壳式中空注浆锚杆锚固极限拉拔应力,前者是后者极限拉拔应力的1.5倍;(2)数值运算分析,深部采用传统端部锚杆锚固技术顶板最大位移量为140 mm,顶板破损严重;中空注浆锚杆锚固顶板最大位移量60 mm;中空注浆锚杆锚固技术支护效果更佳;(3)通过对比传统支护措施和组合锚注支护措施分析,传统锚固支护区域深部最大位移量420 mm,中空注浆锚固区域深部最大位移量120 mm,中空注浆锚固支护效果明显。研究结果表明,组合锚注支护技术有效控制了大断面巷道围岩变形严重问题。     

超前管棚注浆支护技术在极复杂断层带中的应用

基于煤矿巷道采用超前管棚注浆支护技术顺利通过复杂断层带的实际案例,研究了巷道通过极复杂断层带面临的破碎围岩变形控制问题.通过计算确定了超前管棚注浆支护的设计参数,采用数值计算手段分析了过断层区域不同支护条件下的围岩应力和巷道变形情况,并针对施工后的管棚支护巷道变形量进行了现场实测,总结了超前管棚注浆支护技术在巷道通过复杂断层带的成功经验.实践证明:超前管棚注浆支护技术提高了围岩的完整性及整体承载能力,能够形成较强的预支护体系,可应用于复杂断层带的破碎围岩变形控制,但需辅以物探手段提高注浆质量、加强监测才能保障巷道顺利通过复杂断层带,本文经验可对类似工程的设计和施工提供借鉴.     

贺西煤矿三采区运输巷扩刷变形分析与控制

基于扩刷施工后大断面巷道围岩控制难题,以贺西煤矿4#煤层三采区运输巷扩刷施工为研究背景,理论分析了扩刷后大断面巷道围岩控制难点,采用FLAC3D软件模拟了运输巷扩刷前后围岩铅直应力与塑性区的分布与演化特征。结果显示:扩刷后巷道围岩铅直应力集中区及塑性区分布范围明显增大,巷道浅部围岩存在3.5m厚连续均匀分布的"塑性环"。据此,提出锚杆索+注浆+U型钢棚等联合支护技术,锚杆支护后在巷道浅部围岩形成厚度为1.6m的预应力拱形承载结构。试验表明:巷道顶底板与两帮最大移近量分别为218mm和165mm,扩刷后巷道围岩变形得到了有效控制。     

深埋大断面软岩巷道锚网索支护在某矿的试验及应用

以某矿3采区运输下山深埋软岩大断面巷道为工程背景,开展了锚网索支护设计,并利用FLAC数值模拟分析了巷道围岩应力、位移、塑性区等特征及支护效果。数值模拟结果表明：锚网索支护时顶底板应力为0~16 MPa,两帮应力为16~24 MPa、应力峰值为24 MPa;顶底板和两帮变形量分别为110、31 mm;塑性区基本位于锚固区域内,围岩整体控制效果较好。现场试验监测结果表明,巷道顶底板和两帮变形量为117、54 mm,围岩整体变形量较小,支护效果良好,验证了支护设计的可靠性与数值计算的合理性。     

三软煤层回采巷道支护技术研究

为解决三软煤层开采时顶、底板破碎严重,构造应力突出的围岩控制难题,以古书院煤矿153305工作面的回采巷道为工程背景,通过分析巷道变形与破坏特征,提出了架棚和注浆联合支护方案来控制围岩变形。现场应用结果表明,采用架棚和注浆支护方案后,顶底板移近量比原支护减少了约75%,两帮移近量比原支护减少了约80%,有效控制了巷道围岩的变形与破坏,保证了工作面的正常开采。     

大断面煤巷中空注浆锚索加固技术应用研究

辛置煤矿2-208运输巷掘进期间围岩出现明显的失稳变形现象,通过矿压监测、数值模拟及理论分析等方法,探究巷道围岩的破坏情况和机理,提出采用中空锚索注浆进行加强支护,确定合理的注浆压力为3～5MPa,设计锚网索+注浆支护技术的具体方案,应用期间进行围岩位移监测,结果表明,巷道掘进期间围岩最大位移量保持在100mm以下,工作面回采期间,顶底板最大移近量为378～519mm,两帮最大移近量为450～750mm,围岩整体稳定,巷道断面基本满足工作面生产要求。     

复杂地质条件下大断面巷道支护方式优化研究

针对枣泉煤矿12205工作面运输巷围岩地质条件变化复杂,原有支护不能有效控制围岩变形,采用数值模拟和现场监测的方法,对该巷道支护方式进行优化研究,提出了优化后的支护方式为锚网索+注浆+钢梁、钢棚等多介质耦合支护。结果表明,支护方式优化后巷道顶底板移近量为10~80 mm,变形速度较小,围岩变形趋于稳定;巷道围岩高应力区扩大了约1 m,围岩松动圈范围缩小至1.2~2.0 m。结果证实优化后的支护方式能充分发挥围岩与支护体的整体力学效应,变载荷为承载体,增加了围岩自身的承载能力,对巷道围岩的稳定性起到了较好的支护效果。