火成岩侵入区巷道支护技术研究

针对山西永定庄矿火成岩侵入造成全煤巷道顶板突发断裂和冒落、巷帮片帮严重、巷道破坏具有不均衡性等特点,在现场调研的基础上提出进行支护设计时,要从个体到整体提升支护系统强度,并考虑注浆锚索的有效注浆半径及巷道围岩的整体性。5209运输巷过火成岩侵入区支护设计时采用锚杆锚索联合支护作为基础支护,采用中空注浆锚索作为补强支护,采用金属支架作为临时或加强支护。局部严重冒落区设计采用背板、U型金属支架、罗克休泡沫充填的方法来维护巷道及围岩的稳定性。实践证明,上述支护技术能够解决火成岩侵入区掘进顶板易冒落、锚索锚固效果差等问题。     

火成岩侵入区巷道围岩控制研究

以双鸭山矿业集团东保卫煤矿为例,以火成岩侵入区地质条件下的力学分析为主,对东保卫煤矿火成岩侵入区巷道进行地质力学评估,以获得火成岩侵入区围岩物理力学特性及锚固特性,对矿井原有支护进行优化设计,在保障巷道围岩稳定性的同时,降低巷道支护维护成本。     

永定庄矿火成岩侵入巷道支护技术研究

为解决煤矿火成岩侵入区巷道支护问题,在研究国内外巷道围岩变形理论及控制技术基础上,对大同煤矿集团永定庄矿石炭系3-5~#层火成岩侵入区巷道变形破坏特征进行现场实测及理论分析,并进行支护参数设计,进而运用FLAC~(3D)软件对2种可行的支护方案进行数值模拟,通过巷道顶底板移近量、两帮收敛量、塑性区范围对巷道支护效果进行检验,最终确定φ22 mm×2 200 mm螺纹钢锚杆和φ17.8 mm×8 000 mm锚索联合支护为优选方案。通过优选方案的实际应用及围岩控制效果的检验,证明了支护措施的有效性,为类似地质条件的工程提供了借鉴。     

东保卫煤矿火成岩侵入区巷道围岩钻孔窥视分析

针对东保卫煤矿西翼大巷掘进时遇火成岩侵入区影响围岩稳定问题,通过现场调研初步分析了火成岩侵入区巷道围岩变形特征;利用钻孔窥视分析方法,对巷道沉积岩区及火成岩区分别进行了钻孔窥视,对窥视结果进行了详细分析,掌握了火成岩侵入区岩石破碎状态及分布规律,为火成岩侵入区围岩控制方案研究提供了可靠地基础数据。     

东保卫矿火成岩侵入区巷道支护设计研究

为了解决巷道因火成岩侵入而使巷道围岩难以支护的问题,深入研究了双鸭山矿业集团东保卫煤矿巨厚火成岩侵入区巷道的工程实际状况。钻孔窥视和对岩石样本的力学性质分析结果表明：巷道围岩内部破碎、风化严重,一旦遇水后强度明显下滑,塑性区范围有所扩大,这使得巷道形变量增加进而增大了巷道支护难度。根据现场实际工程状况,建立了三维数值模型,有针对性地提出3种支护设计方案来优化矿井原有支护参数,在保障巷道围岩稳定的条件下,为东保卫煤矿提供了经济、有效的支护方案。     

掘进中遇火成岩侵入瓦斯富集区的瓦斯治理

根据矿井地质条件,确定了七五生建煤矿北七采区701工作面的火成岩侵入范围。通过实验室测定,分析了火成岩侵入对煤层瓦斯赋存的影响,结果表明:火成岩侵入区煤体吸附瓦斯的能力相对于未侵入区更强;通过现场实际测定,得到火成岩侵入对矿井瓦斯涌出的影响规律。掘进巷道施工时,在掘进至火成岩侵入区域前,瓦斯浓度上升趋势不明显;火成岩侵入后,瓦斯涌出呈剧增趋势;在经过火成岩侵入区域后,瓦斯浓度呈缓慢下降趋势。根据对瓦斯数据的统计、分析,通过改变通风条件、调控瓦斯涌出量,加强监测监控等措施,较好地解决了矿井瓦斯治理问题。     

煤巷锚带网及工字钢加强支护技术

煤柱高应力区及复合顶板、天然焦火成岩顶板巷道,采用锚网梁支护配合架连锁棚复合支护,可预防锚网支护巷道发生大面积冒顶事故,减少巷道修护量,提高锚网梁支护巷道的安全性,提高掘进单进水平。     

火成岩侵入体不规则性及巷道围岩压力显现规律研究

侵入煤系地层的火成岩,其发育特征及赋存形态表现出有别于沉积岩层的不规则性,受此影响,沿火成岩侵入体顶板下掘进的煤巷,其围岩应力分布复杂,压力显现程度不一,局部围岩长期变形难以自稳,给巷道的支护及后期维护带来极大挑战。针对这一情况,从火成岩侵入层位、侵入体顶板形态两方面分析了火成岩侵入体顶板的不规则性,归纳出不规则火成岩侵入体顶板的发育原理、表面形态及岩性物理特征,在此基础上,结合工作面现场围岩破坏特征,利用Flac 3D数值模拟软件模拟多类不规则火成岩侵入体顶板条件下巷道围岩应力分布情况,分析总结出不规则火成岩侵入体顶板条件下巷道围岩压力显现规律。研究结果表明,顺煤侵蚀火成岩顶板下巷道围岩两帮较沿直接顶层间侵入火成岩顶板条件下压力显现更强烈,围岩更易遭受破坏。     

综放工作面回采顺槽掘进支护技术优化分析

以东周窑煤矿2102皮带顺槽巷道为工程背景,采用高预应力强力锚杆支护理论进行巷道支护优化,运用强锚杆、锚索联合支护技术,增加新开挖巷道围岩周围的承载力。结果表明,巷道支护优化起到了加强支护的作用,确保了2102顺槽在煌斑岩侵入下掘进和工作面回采期间巷道的安全及稳定。     

掘进工作面巷道过火成岩段围岩压力及变形规律分析

永定庄煤矿5106巷道受火成岩侵入的影响煤质发生改变,巷道底部掘进遇到坚硬的煌斑岩,可能会导致顶板破碎、漏顶等现象。通过分析5106巷道的开挖支护参数以及巷道应力,实施监测巷道开挖以后围岩应力变化,得出巷道围岩变形规律,从而采取有效的措施,控制巷道围岩变形,确保采煤面的安全性和可靠性。     

软岩巷道锚注支护智能设计专家系统及应用

软岩巷道锚注支护设计是一个涉及水文地质、工程地质、开采条件、岩石力学等诸多因素的复杂非线性难题。针对这一难题,将人工智能领域中专家系统技术与煤矿软岩巷道锚注支护领域专家理论研究成果、实践经验相结合,提出了软岩巷道锚注支护设计专家系统结构模型。基于软岩巷道锚注支护工程知识的特点,建立了软岩巷道围岩地质力学性质知识库、软岩巷道锚注支护设计工程案例知识库以及软岩巷道锚注支护设计专家知识库;同时,运用计算模式推理、BP神经网络推理以及产生式规则推理等3种推理策略,构建了锚注支护专家系统的核心推理机,实现了对软岩巷道锚注支护方案与参数的优化设计。将该专家系统应用于淮北矿区某矿井软岩巷道锚注支护设计中,显著地提高了软岩巷道锚注支护结构和参数选择的科学性与合理性,有效地维护了该软岩巷道围岩的稳定。     

火成岩下开采矿压显现规律的相似模拟研究

以芦岭矿Ⅱ884-1工作面为依据，模拟了不同火成岩条件下的老顶（火成岩）破断和应力变化规律。在老顶厚度相同的条件下，当火成岩侵入面积大时，其顶底板压力盒应变的峰值就较大，当侵入面积相同时，其顶底板压力峰值则基本相同。在老顶厚度不同的条件下，当火成岩厚度加大时，其初次破断和周期破断的距离也相应增大。当火成岩侵入面积相同而厚度不同时，火成岩厚度大的应变峰值较大。研究结论不仅为该面的控顶设计及顶板处理提供了依据，也为火成岩侵入条件下的顶板运动和破断提供了技术参考。     

高应力软岩巷道预留刚隙柔层支护技术

高应力软岩是一种在高应力环境下强度低、流变性强的的工程软岩体。在这些岩体中掘进巷道显示出来的变形特征与硬岩巷道截然不同。预留刚隙柔层支护在高应力软岩巷道支护工作中起到了有效释放巷道变形能量和控制巷道变形的作用。通过剖析预留刚隙柔层支护中的刚、柔层耦合关系以及耦合支护与围岩的相互作用,对预留刚隙柔层的支护机理做了深入的研究。据此,最后对预留刚隙柔层支护中材料及参数的选择方法给予详细的论述,为高应力软岩硐室的预留刚隙柔层支护提供了合理的设计方法参考。     

巷道围岩松动圈探测及支护技术研究

合理的支护设计是保障巷道围岩稳定的前提,而煤矿巷道支护设计缺乏相关数据和理论的支撑,导致巷道支护设计不合理。针对采动巷道支护设计不合理的问题,以糯东煤矿二采区轨道下山为工程背景,采用钻孔成像仪对巷道围岩完整性进行观测,理论分析了钻孔成像仪的观测结果。结合围岩松动圈支护理论,得到了巷道围岩松动圈的发育范围,为糯东煤矿二采区轨道下山支护设计提供了依据,提出锚网喷加锚索加强支护的方案。实践表明,巷道支护效果良好,达到了预期的支护效果。     

基于Phase2有限元法验算巷道支护设计强度

以东滩煤矿14320轨顺联络巷(南段)为工程实例,利用RocData软件将岩石基础力学参数转换成岩体力学参数,再利用Phase2有限元分析软件建立巷道断面及支护设计的数值模型。通过对比分析巷道围岩在支护前后的形变场和塑形场分布规律,理论上验算了巷道支护设计强度,再结合现场实际支护效果,为其它类似巷道的支护设计和后期加固提供了一定的借鉴意义。     

甲玛多金属矿区破碎岩体巷道分级支护体系研究

针对甲玛多金属矿二期工程现有巷道围岩稳定性分类方法无法有效指导巷道支护设计的现状,基于ShapeMetrix3D近景摄影技术的工程地质调查和围岩物理力学性质试验,建立了统计区域范围内的三维岩体质量评价模型,结合甲玛矿区二期范围内的岩体质量评价体系,给出了Ⅱ~Ⅳ岩体支护标准和支护体系,制定了Ⅱ~Ⅳ岩体的巷道支护方案和支护技术参数,形成了一套适用于甲玛矿区二期区域的可以长期使用和参考的分级支护体系标准,为甲玛矿区支护设计、施工提供技术指导,具有较高的工程应用价值。     

深部地压控制技术与采场优化支护研究

为了合理有效地对深部地压进行控制，选取某矿作为研究对象，通过现场调研现有的主要支护手段，建立了分级支护模型，对巷道支护进行了设计。研究结果表明：U 型钢拱架、喷射混凝土、锚网和锚杆为目前的主要支护方式；在稳定性一般或较好的采场，单位面积所需锚杆为 0.67 根/m²，锚杆网度可适当调大为 1.5~2.0 m×1.5~ 2.0 m；若围岩过于破碎时，锚杆网度应严格按设计施工；根据巷道矿岩的工程质量，然后结合巷道使用时间、暴露面积及影响程度，得到支护等级指标 RQ 值，根据 RQ 值将巷道支护分成 5 级，最终确定各采场支护形式及支护参数，为深部安全高效开采提供科学依据。     

采动影响下破碎围岩巷道支护参数设计及其效果评价

针对采动影响下巷道围岩易发生底臌、片帮、顶板下沉等问题,以屯宝煤矿1193工作面回采巷道为工程背景,通过理论分析、现场实测相结合的方法进行分析研究。结果表明：在采动影响下,巷道围岩出现大范围的破碎、裂隙发育、挤压变形等现象;距工作面越近,巷道围岩受采动影响越大,巷道变形量越大,巷道顶底板相对变形量比两帮相对变形量大。为了控制巷道围岩变形,结合现场监测数据与工程经验,应用悬吊理论对1193工作面运输巷道进行了支护参数设计。工程实践表明,巷道支护参数设计后,有效控制了巷道围岩变形,能够满足巷道支护的要求。     

地下掘进巷道富水破碎围岩锚杆支护参数优化

针对矿山掘进巷道富水破碎区支护方案不合理,出现冒顶、片帮等问题,以1 660 m水平YM-Ⅱ巷道迎头大理岩破碎区为工程背景,进行巷道支护参数优化研究。为了合理有效地支护巷道和降低支护成本,结合现场实际建立巷道模型,采用正交试验设计的支护方案,利用FLAC^3D数值模拟软件模拟计算,通过模拟结果对比分析巷道围岩的稳定性。结果表明：锚杆长度主要影响巷道围岩变形量,锚杆间排距主要影响是巷道围岩破坏情况;最优支护方案为锚杆直径40 mm、长度1.8 m、间排距0.9 m×0.9 m,可减少巷道围岩位移量70.77%、塑性区体积63.91%、垂直应力12.96%,有效控制巷道围岩稳定性,为矿山安全生产提供保证。研究结果可为富水破碎区围岩巷道支护设计和地压治理提供参考。