大采高综采工作面巷道支护技术研究

针对大采高工作面巷道支护困难的问题,以余吾煤业S5101胶带巷地质条件为基础,确定了巷道顶板岩层分类,设计了巷道支护方案并现场进行试验。巷道围岩变形监测结果表明,巷道顶底板移近量最大为96 mm,两帮移近量最大为87 mm,围岩变形整体较小,表明该支护方案能够确保巷道的稳定性。     

高应力软弱岩层巷道二次锚网索支护技术

为解决下石节煤矿+950 m轨道石门支护难题,通过对巷道地质条件、原有支护状况及巷道变形破坏特征的现场调查分析,得出巷道围岩岩体整体性差强度低、两侧工作面强烈采动及煤柱内高支承压力影响、原有支护设计不合理是巷道破坏的主要原因。据此从提高和充分发挥围岩承载能力出发,提出了二次锚网索支护技术,并进行了现场工业性试验。结果表明,该支护技术能有效控制巷道围岩变形,其中两帮累计相对移近量在105 mm左右,顶底板累计相对移近量在234 mm左右。     

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。     

深井高应力巷道支护参数优化研究

为解决深部高应力巷道支护困难的问题,在分析深井多煤层联合开采过程中巷道受上部煤柱及采动影响特征的基础上,系统分析了高应力巷道矿压显现及支承压力分布规律。结果表明,锚杆支护系统应该保证围岩处于弹性或弹塑性范围内,且其变形特性必须适合围岩变形特性的要求。据此提出采用让压锚索和让压锚杆支护技术,工程实践表明:采用让压支护技术后巷道变形量减小50%左右,顶底板平均移近速度为4.32 mm/d,两帮平均移近速度为2.70 mm/d,有效控制了深部高应力巷道围岩变形。     

高应力复合顶板煤巷协调控制支护技术研究

针对王庄煤矿深部采区特有的复合顶板岩层,煤层强度低、工作面扰动强烈的复杂地质条件,提出了控制巷道围岩应力和变形的锚杆(索)协调控制支护技术。通过数值模拟和现场试验相结合,确定了合理的优化支护方案。现场应用表明,采用优化支护方案以后,巷道顶底板移近总量约为70.2 mm,两帮移近总量约为92 mm。变形量在要求范围内,证实了协调控制支护技术在高应力煤巷快速掘进中的有效性。     

大采高回采巷道刚柔联合注浆支护技术

针对大采高回采巷道的断面较大、矿压显现剧烈、采掘干扰较强、围岩变形大且破坏严重难于维护的问题,以潞安集团王庄矿8101工作面大采高回采巷道为工程背景,分析了巷道围岩控制机理,提出了刚柔联合注浆支护方案,并运用有限差分软件FLAC~(3D)模拟了有关支护参数对巷道围岩稳定性控制的影响。结果表明:通过对顶板进行刚柔联合注浆支护处理,使得巷道塑性区的范围有明显减少;顶底板移近量与两帮相对移近量得到控制,保证了巷道的稳定性。     

深部高应力巷道支护方案优化研究

同煤集团东周窑矿4~#层南盘区胶带巷为高应力巷道,变形严重,支护极其困难。原采用锚网喷支护方式,返修次数多,且无法达到预期支护效果。通过围岩变形机理,结合松动圈测试结果,采用FLAC3D数值模拟优化支护参数,进行工业性试验,得到最大移近量仅13mm,解决了高应力巷道的支护难题,保证了矿井安全生产。     

高应力大变形巷道变形机理及控制技术研究

为了解决胡底矿高应力大变形巷道支护困难的问题,通过地应力测试、井下钻孔窥视、理论分析等方法对巷道围岩变形机理进行了分析,结果表明:围岩稳定性差和初次支护强度不足是导致围岩变形破坏的主要原因。提出了分段锚注技术,并确定了分段距离和支护参数。工程实践表明:分段锚注技术能够有效控制巷道变形,支护后的巷道变形量明显减小,顶底板移近量控制在155 mm内,两帮最大变形量在100 mm以内,满足了现场施工和使用要求。     

煤矿深井高应力巷道支护技术应用

同煤集团某矿井属于深井开采,井巷常处于高地应力软岩环境,传统的棚式支护、低预应力低强度锚杆支护以及被动支护方式已经不能满足支护需求,需合理确定主动型联合支护方式。以某深井高应力巷道支护为研究对象,在研究地应力状态、围岩强度、岩石成分的前提下,通过数值模拟方式确定井巷最佳支护方案,选择高预应力高强度高刚度锚杆锚索联合的方式控制深部井巷围岩的稳定性。进行全面的顶底板、两帮的位移监测后发现,该支护方案下巷道整体变形量减少,两帮移近变形呈稳定状态的时间提前,明显改善了巷道顶底板变形状况,起到良好的支护效果。     

大采高工作面运输巷高预应力锚杆支护技术研究

为有效解决2-101工作面运输巷在掘进期间巷道围岩变形量大的问题,通过具体分析锚杆(索)的预应力设计原则,结合工作面的具体地质条件后对巷道合理的支护参数进行数值模拟分析,优化支护方案并进行矿压监测。结果表明,优化支护方案实施后,顶底板的最大移近量为40 mm,两帮最大移近量为38 mm,保障了巷道围岩的稳定。     

高应力软岩巷道围岩控制技术研究

阐述了软岩巷道的变形形态及破坏机理,针对软岩巷道难以支护的特点,介绍了一套适合于深部软岩巷道围岩变形特点的支护体系,即在高强度、高预应力锚杆支护的基础上,对巷道关键部位及时实施高预应力锚索加强支护及对巷道围岩进行注浆加固,同时加强各环节支护效果的监测,并及时调整支护参数。     

高应力区卸压与锚杆支护对巷道稳定性影响分析

采用FLAC3D分析了不同卸压率下,锚杆排间距参数改变对巷道变形程度及锚杆受力的影响;分析了赞比亚谦比西铜矿卸压开采及锚杆支护下巷道变形破坏程度以及武钢金山店铁矿喷锚网支护方式下的巷道变形破坏程度。理论分析和工程实例表明,卸压可以有效控制巷道围岩的变形大小,锚杆支护并不在于控制巷道围岩的变形程度,而在于协调巷道周围岩体的变形。因此,高应力区巷道维护中应以地压控制为主,并配合有效的支护方式和参数才能控制巷道变形并保持稳定性。     

深部巷道锚注支护技术应用

锚注支护既加固了围岩,又给锚杆提供了可靠的着力基础,使围岩强度和承载能力得到显著提高,巷道变形量明显降低,锚注支护可以较好地解决深部软岩巷道的支护问题。锚注支护技术的应用解决了高应力软岩巷道的支护问题。根据四水平中央石门返修巷道锚注支护的支护效果可以看出,锚注支护技术适合矿井深部软岩巷道的支护和治理。     

复杂环境下软岩变形破坏机理与控制技术研究

在分析了复杂环境下软岩巷道的强烈持续塑性流变破坏特征和支护异常困难的基础上,对复杂环境软岩变形破坏的应力转移过程和力学机制进行了研究。通过古汉山矿软岩巷道工程实践,控制了巷道强烈变形,保持了巷道的稳定。为类似复杂工程环境软岩分析计算,明确了软岩巷道支护控制对象;提出了塑性区发育控制原则;提出了提高巷道浅部围岩的力学性质和残余强度的支护方法。并为类似条件下的巷道控制提供了成功经验。     

沿空掘巷小煤柱稳定性分析

文章采用数值计算软件FLAC3D,研究了不同煤柱宽度及锚杆支护强度对沿空留巷侧小煤柱稳定性及掘巷巷道围岩变形的影响,得出煤柱宽度是影响煤柱稳定性与巷道围岩变形的决定性因素,高系统支护强度能有效地控制巷道围岩变形的结论。同时,以朱集矿沿1111(1)工作面轨道平巷为工程背景,得出:煤柱宽度为3m时,煤柱内垂直应力集中系数低,应力集中影响范围小,煤柱与掘巷巷道变形量最小,稳定性最好。在此基础上确立的高强度锚杆支护方案,成功保持了小煤柱的稳定性并控制住掘巷阶段巷道围岩的大变形。     

高强U型钢支架在软岩巷道支护中的应用

平顶山梨园矿宁庄井部分巷道围岩体软弱且具有高应力、大变形、流变等特点。该巷道在原锚网喷支护和可缩性U型钢支架支护方式下变形量大、破坏比较严重,后采用高强U型钢支架支护。经数值模拟和现场工业性试验表明,该支护方式能有效控制围岩体变形,具有良好的支护效果。     

应变软化挤压岩体巷道扩挖力学响应研究

针对深部高应力软弱破碎岩体巷道变形侵限及重复返修维护的问题,基于有限变形理论和Lagrange物质观点,建立了考虑岩体峰后行为的大变形巷道重塑扩挖力学模型,实现了重复开挖扰动引起围岩累积劣化的定量表征,依次分析了不同岩体条件下维持巷道净断面所需的最小刚性支护载荷和返修效率,同时对实际工程中超前导洞施工法用于释放主洞围岩压力和挤压势的有效性进行了探讨。研究结果表明:①巷道的重塑扩挖是控制挤压变形的有利方式,能显著降低岩石压力和作用在支护结构上的载荷,并得到了基于洞壁收敛位移的巷道稳定性图表;②重塑扩挖施工需事先尽量释放初次开挖产生的应力和变形能,以提高巷道的返修效率;③超前导洞施工法对于降低主洞洞壁变形以及释放围岩压力的有效性与其开挖尺寸和岩体峰后本构关系密切相关,当导洞半径较大(至少超过0.3~0.5倍主洞设计尺寸)及岩体呈现出应变软化或理想塑性特征时,超前导洞施工法能有效改善主洞附近的围岩应力条件,降低挤压势和洞壁收敛变形。     

高孔隙率金属材料在巷道支护中的应用及数值模拟

根据巷道冲击震动破坏的机理以及岩石巷道破坏的力学机理,将具有吸能、减震与抗阻尼作用良好的高孔隙率金属材料应用到巷道支护中,建立了"宏观"的巷道支护的"强弱强"力学机构模型的同时提出了针对弱结构—金属钢结构的"强弱强"结构模型。运用数值模拟软件ANSYS对所建立的力学模型模拟在冲击矿压作用下的巷道力学性能与结构变形,得出高孔隙率金属的支护对矿井巷道受力有明显的缓冲效果,其受力巷道断面受力降低近10倍,同时巷道整体变形明显降低。     

唐口煤矿深部煤巷围岩支护技术

深井三软煤巷的支护面临着地压大、维护难等问题。文章结合唐口煤矿实际生产条件,采用高强度的锚网索支护加大对巷道围岩的支护强度,有效控制了巷道围岩变形,保证了矿井的安全高效生产。     

某矿高应力强流变软岩巷道失稳破坏机理及控制技术

高应力、低强度是引起软岩巷道产生塑性大变形的主要原因之一。通过分析某矿皮带下山变形破坏特征及围岩力学状态,总结了其变形失稳原因;基于耦合支护理论,在原支护方案的基础上,提出了全断面高强锚杆+长锚索+控底混凝土层耦合支护(方案1)和长短多级锚索+高强锚杆+柔性让压充填层+U型钢联合支护(方案2)2种优化方案,采用FLAC^3D模拟了2种优化方案的支护效果,确定方案2作为最佳支护方案;工业性试验表明,采用该方案后,巷道顶板最大下沉量、底鼓量及两帮最大移近量分别为37.8 mm、97.8 mm和105.3 mm,基本控制了围岩有害变形。