千米深井大变形软岩巷道围岩控制技术应用实践

为了实现千米深井软岩巷道的围岩控制,针对口孜东矿埋深大、岩性软、地应力高等复杂地质条件导致巷道变形大且支护困难的现状,依据地应力测试结果,对比分析了锚网类复合支护和钢管混凝土支护下围岩的破坏方式,提出采用锚架充支护技术并成功应用于实践。实践应用表明,采用锚架充支护技术可有效控制巷道围岩变形,巷道返修率大大降低,巷修人员减少75%以上,经济和社会效益显著提高。     

煤矿千米深井巷道围岩支护-改性-卸压协同控制技术

针对煤矿千米深井、软岩、强采动巷道围岩大变形难题,以淮南新集口孜东矿350 m超长工作面运输巷为工程背景,分析了巷道围岩大变形、支护构件失效原因;采用理论分析、实验室试验和井下试验方法,从围岩物性劣化、偏应力诱导围岩扩容、软岩结构性流变及超长工作面采动影响等方面,揭示了高地应力与超长工作面强采动应力叠加作用下巷道围岩大变形机理。以此为基础提出千米深井、软岩、强采动巷道支护-改性-卸压协同控制理念,采用数值模拟对比研究了无支护、锚杆支护、锚杆支护-注浆改性、锚杆支护-注浆改性-水力压裂卸压4种方案巷道围岩应力、变形及破坏规律,阐述了巷道支护-改性-卸压协同控制原理。研发出CRMG700超高强度、高冲击韧性锚杆支护材料,研究揭示了锚杆受拉、剪、扭、弯及冲击复合载荷作用的力学响应特征;开发出微纳米无机有机复合改性材料及配套高压劈裂注浆技术;研发出分段压裂水力压裂卸压技术与设备,形成了巷道支护-改性-卸压协同控制技术。基于上述研究成果,提出口孜东矿示范巷道支护-改性-卸压布置方案与参数,并进行了井下试验与矿压监测。监测结果表明,巷道围岩协同控制技术应用后,巷道变形量降低50%以上,锚杆、锚索破断率降低90%,工作面采动应力明显减小,有效控制了千米深井、软岩、强采动巷道大变形。最后,对下一步的研究工作进行了展望。     

深井软岩巷道卸压锚注支护技术实践

口孜东煤矿井巷属深井软岩巷道,为进一步探索有效支护形式,根据具体情况,利用卸压锚注支护技术原理,对新掘软岩巷道提出了"锚网索喷+U型棚+锚注"支护技术,优化了复杂变形机制下软岩巷道锚注控制方案,有效控制了巷道围岩的剧烈变形,取得了良好的技术经济效果。     

新型高强复合支护技术在千米深井软岩巷道中的应用

口孜东矿属千米深井,13-1煤煤巷围岩为Ⅳ、Ⅴ类围岩,巷道反复破坏,支护困难。经现场反复试验,在巷道修复和掘砌施工中,采用了新型高强复合支护结构,即锚网索喷+U型钢支架+特殊充填层,取得了非常好的支护效果。该项支护技术可使各种支护体与围岩形成一个整体,共同承受围岩压力,起到单一支护无法达到的作用,有效控制围岩变形,是深井高地应力巷道适宜的支护形式。     

深部高应力巷道围岩控制技术研究

深部巷道具有变形量大且持续时间长,四周来压,易受扰动和整体收敛的特点。该文分析了千米深唐口煤矿高应力南部轨道大巷的变形破坏特点及规律,提出了千米深井高应力巷道围岩控制技术。现场应用结果表明,采用左旋高强螺纹钢锚杆全长锚固配合锚网索喷永久支护的支护方式可有效控制围岩变形,实现巷道稳定。     

千米深井巷道围岩强化动态控制技术研究

对朱集矿千米深井软岩巷道的支护形式进行了研究,通过对锚架注联合支护下巷道的破坏原因分析,并结合巷道收敛位移监测结果、巷道破坏形态观测,得出结论:千米深井软岩巷道采用锚架注联合支护方式能适应高应力软岩巷道压力和变形的需要.     

联合支护技术控制软岩巷道稳定性研究

针对软岩巷道围岩总变形量大、来压快、变形持续时间长的特点,对晋东某矿软岩巷道围岩变形机理进行了深入的理论分析,提出了以锚网索喷、U型钢支架、滞后注浆加固为主体的锚架注联合支护系统方案。该方案实施后,在巷道围岩监测期内,巷道围岩总体变形量不大,巷道变形量以及变形速率均已趋于稳定,实现了对软岩巷道的有效控制。     

千米深井“锚架充”高强复合支护技术

口孜东矿在-967m西翼轨道大巷全面移植德国"锚架充"支护技术,巷道先采用锚网索喷支护,滞后迎头30~50m架设U型棚,再铺上钢筋网和塑料布后,采用物料输送系统对壁后进行充填,保证了巷道支护强度。     

深井高应力硬岩巷道围岩变形特征及控制技术研究

为了研究郓城煤矿深井高应力硬岩巷道围岩变形特征及其控制技术,采用理论分析、数值模拟和现场观测相结合的方法,对郓城煤矿一采区轨道大巷掘进前后应力及位移变化规律进行研究。结果表明拉伸破坏主要在巷道顶底板围岩,而剪切破坏则位于巷道两帮部位,确定了锚网索喷+T型钢带的支护方法,有效地控制轨道大巷的围岩变形控制,为日后类似的地质条件下的深井高应力硬岩内的巷道支护,提供了重要的参考依据和研究价值。     

深井破碎软岩巷道变形破坏机制及支护技术

为了解决深井破碎软岩巷道支护难题,以九龙煤矿北三运输大巷为工程背景,采用数值模拟软件分析了不同侧压系数对巷道围岩塑性区和主应力差分布规律的影响,结合现场调研与围岩结构探测,揭示了深井破碎软岩巷道围岩变形破坏机制,提出了锚网索喷注+U型钢的联合支护方案。数值模拟和现场监测表明,新支护方案实现了对深井破碎软岩巷道变形的有效控制。     

深部软岩巷道失稳原因与高强全锚注支护试验

针对平煤一矿三水平下延回风上山千米埋深软岩巷道变形量大、围岩整体收缩内敛、变形破坏持续性强的特点,采用理论分析、现场地应力实测等综合研究方法,对影响深井软岩巷道稳定的主控关键指标进行了总结分析,提出了千米深井巷道高强全锚注一体化控制理念。研究表明:三水平下延回风上山围岩变形破坏的主控因素包括:高水平应力、高主应力差、巷道埋深大、围岩松软破碎、巷道跨度效应及原支护方案未能与围岩完全耦合;通过采用高强中空注浆锚杆、高强中空注浆锚索及高强护表组件组合全锚注支护,进行全方位高强耦合控制,实现了锚杆/索锚注一体化、全长锚固及围岩品质增强,现场跟踪监测验证了高强全锚注支护体系适用于千米深井高应力软岩巷道围岩控制,具有较好的推广应用价值。     

煤矿千米深井巷道松软煤体高压锚注-喷浆协同控制技术

针对煤矿千米深井巷道松软煤体大变形难题,以中煤新集口孜东矿大采高工作面运输巷为工程背景,分析巷道松软煤帮变形破坏特征及支护结构破坏、失效形式;采用井下试验和数值模拟相结合的方法,从锚杆锚索锚固力衰减、风化作用下煤体劣化及强流变性等方面,揭示出千米深井巷道松软煤帮大变形机理。提出千米深井巷道松软煤帮高压锚注-喷浆协同控制理念;采用数值模拟对比研究了锚杆锚索支护、锚注、锚注-喷浆3种方案巷道煤帮变形、裂隙及应力演化规律,阐明了巷道煤帮高预应力、高压锚注-喷浆协同控制原理。研发出高强度、高压、组合式注浆锚杆与高压注浆锚索,研究了注浆锚杆、锚索及注浆材料性能与锚注效果,形成了高预应力锚杆、锚索支护-高压劈裂注浆改性-表面喷浆协同控制技术。将研究成果应用于中煤新集口孜东矿,提出试验巷道锚注-喷浆协同控制方案及参数,并进行了矿压监测。监测数据表明,采用提出的高压锚注-喷浆控制方案后,煤帮结构、完整性与强度得到显著改善,锚杆、锚索锚固力大幅提升,充分发挥了高强度锚杆、锚索主动支护作用。巷道两帮收缩量降低86%,锚杆、锚索破断率大幅减少,有效控制了千米深井巷道松软煤帮大变形,为此类深部巷道大变形控制提供了有效途径。     

朱集矿千米深井巷道支护与加固技术

对朱集矿千米深井软岩巷道的支护形式进行了研究,通过对锚网喷索注联合支护的机理、锚网喷索联合支护下巷道的破坏原因的分析,以及通过对巷道注浆、架棚加固效果的分析,并结合巷道收敛位移监测结果、巷道破坏形态观测,得出千米深井软岩巷道仅仅采用锚网喷索联合支护方式不能适应高应力软岩巷道压力和变形的需要,必须再进行注浆加固。     

深井软岩巷道“三位一体”充填式复合支护技术研究

国投新集公司口孜东矿属千米深井,覆盖层厚,巷道断面大,围岩岩性软,地应力高,巷道支护极其困难。经反复研究实践,采用"三位一体"充填式复合支护形式,有效控制了巷道围岩变形。同时自主研究了充填支护材料,创造性地采用了从地面到井下的远距离充填材料自动化输送系统,并对掘进机械化设备进行升级,确保了支护的连续性和及时性,取得了较好的支护效果和经济效益。     

深井高应力大断面软岩巷道稳定性控制技术研究

巷道稳定性控制技术研究是深井软岩支护研究的重点,寻求安全、经济、快速的深井巷道支护技术对于矿山安全生产具有重要意义。龙固煤矿井底车场交岔点和北区回风大巷所处岩层应力状态复杂,为保证其稳定性进行了巷道二次支护,一次支护采用锚、网、索、喷支护。二次支护结构为锚、注、喷支护,矿压监测结果表明,二次支护结构和围岩提高了整体承载力并逐步趋向于稳定,巷道表面位移变形量和收敛速率逐渐趋于稳定,锚杆受力变化曲线斜率很小,巷道稳定性控制达到预期结果。     

井下灌注式钢管混凝土支架支护技术

介绍了井下灌注式钢管混凝土支架的结构及性能,随后针对深井软岩巷道变形难以控制的问题,以鹤壁三矿三水平变电所为工程背景,结合现场考察、理论计算和现场监测等方法,提出了"锚网喷+封闭式钢管混凝土支架"的复合支护方案。结果表明:钢管混凝土支架可提供1.29MPa的支护反力,该复合支护有效地控制了软弱围岩的收敛变形,巷道支护稳定后围岩最终变形量小于80 mm,工程应用效果良好。     

基于FLAC3D数值模拟的深井软岩巷道稳定性及支护方案设计研究

为了解决深井软岩巷道变形破坏严重及支护困难的问题,采用数值模拟手段及井下现场工业试验对深井软岩巷道的稳定性及支护方案进行了研究。结果表明:与矩形巷道相比,采用拱形巷道作为巷道断面的布置形状,能够有效改善巷道开挖后周边围岩的受力状态及应力值,能够在一定程度上增强巷道的稳定性;在对铜辉铜矿业深井脉外运输软岩巷道原支护现状进行相关分析的基础上,提出了"锚网+喷射混凝土+钢支架支护"的复合支护技术,经过井下现场工业试验可知,采用该复合支护方案能够有效控制软弱破碎围岩巷道的变形破坏。     

让压与锚注法在软岩巷道中的研究与应用

神火煤电公司葛店矿-600 m轨道大巷属于典型的软岩巷道,围岩具有大变形、高压力的特点,锚网喷加锚索等常用的支护形式已难以控制巷道围岩.软岩巷道可锚性差是造成锚杆锚固力低和失败的主要因素,提出利用锚杆兼做注浆管,可实现锚注一体化.基于数值模拟和现场观测,采用先让后抗的原则,在合适的时机进行了锚注支护.让压与锚注法在-600 m轨道大巷的应用结果表明:该技术能有效控制软岩巷道围岩的变形,是一个支护的新途径.     

让压与锚注法在软岩巷道中的研究与应用

神火煤电公司葛店矿-600 m轨道大巷属于典型的软岩巷道,围岩具有大变形、高压力的特点,锚网喷加锚索等常用的支护形式已难以控制巷道围岩.软岩巷道可锚性差是造成锚杆锚固力低和失败的主要因素,提出利用锚杆兼做注浆管,可实现锚注一体化.基于数值模拟和现场观测,采用先让后抗的原则,在合适的时机进行了锚注支护.让压与锚注法在-600 m轨道大巷的应用结果表明：该技术能有效控制软岩巷道围岩的变形,是一个支护的新途径.     

千米深井大断面软岩巷道联合控制技术

针对邢东矿千米深井大断面软岩巷道围岩持续变形的控制难题,分析了-980 m大巷变形失稳的主要原因,并结合现场地质生产条件,提出多维联合支护技术,即“锚网梁+U型钢支架十喷浆、壁后注浆”的综合治理方案.现场实践表明,采用该方案2个月后巷道变形趋于平稳,顶板最大下沉量88 mm,两帮移近量207 mm,底臌量92 mm,有效解决了-980m大巷持续变形失稳的难题.