巨高巷道巷帮稳定机理及支护技术

以山西某矿5203轨道巷的巨高巷道为研究对象,采用对比分析方法,描述了巨高巷道巷帮水平位移和下沉特征及塑性区的分布特征。通过分析巷帮片帮力学模型、巷帮锚固墙的对深部围岩约束原理、巨高巷道金属支架腿部易产生压杆失稳等,最终采用高强锚杆、带、网、索支护方式加固巷帮并确定了合理支护参数。实践结果表明,巨高巷道巷帮稳定原理适用于巨高巷道巷帮支护。     

超宽回采巷道围岩变形特征及支护技术

为获得巷道宽度对围岩变形特征的影响规律,采用数值模拟的方法分析了巷道宽度3～8 m时围岩变形特征。巷道围岩位移随巷道宽度的增加逐渐增加,大于某一临界宽度后,位移明显增大,围岩出现整体移动的趋势,产生离层,得出了顶板中部和巷帮中上部是超宽巷道围岩控制的关键部位。针对具体的地质条件和不同巷道宽度围岩的变形特征,采用高预应力锚杆锚索支护技术进行支护,现场监测结果表明巷道围岩变形得到了有效的控制。     

高强高预应力让压锚杆在动压巷道中的应用

为有效控制动压巷道软弱破碎围岩大变形,通过"二高一大"支护原则确定高强高预应力让压锚杆支护体系,该支护体系应用于枣矿集团付煤公司3上402综放大面材巷。通过实践表明,顶板最大下沉量为56mm,沿空测煤帮最大位移量为115mm,非沿空测煤帮最大位移量为112mm,采用设计的支护体系实现了破碎围岩动压巷道安全支护的目的。     

深部高地应力软岩巷道围岩分区破裂模拟及支护设计

基于深部巷道分层破坏现象机理的分析,开展了深部巷道物理模拟破坏试验。结果表明:巷道的破坏自巷道底板开始,向侧墙和拱顶部位依次发展,在拱脚部位不但产生裂缝,而且会产生向巷道内的明显位移;左侧墙最远裂缝距巷帮距离为80 mm,割裂体宽度范围为3~20 mm;右侧墙最远裂缝距巷帮62 mm,割裂体宽度为3~17 mm;底板最远裂缝距巷帮距离为120 mm,割裂体宽度为10~33 mm;拱顶最远处裂缝距巷帮距离为60 mm,割裂体宽度为5~35 mm。针对巷道围岩变形特征,采用高预应力锚杆锚索注浆分次支护,巷道围岩变形得到了有效控制。     

孤岛工作面强烈动压巷道支护技术研究

针对孤岛工作面两巷受强烈动压影响矿压显现强烈、支护困难的问题,以五阳煤矿7603孤岛工作面运输巷为工程背景,运用FLAC3D模拟软件,分析了相邻7605工作面回采后运输巷围岩应力分布规律和7603工作面回采阶段不同支护方式下运输巷围岩变形规律,确定了7603孤岛工作面运输巷采用高预应力强力锚杆锚索+帮部锚索补强的组合支护方案,并进行了现场应用。研究结果表明:采用高预应力强力锚杆锚索+帮部锚索补强的组合支护方案后,巷道支护强度明显提高,巷道变形量减小,巷道稳定周期明显缩短,较好地控制了巷道变形。     

巷帮-支护体本构模型及长螺纹扩帮锚杆研究

基于螺纹钢锚杆拉伸试验与巷帮围岩深部位移变形监测,建立了锚杆安装后的本构模型与巷帮围岩峰后强度区、塑性区以及弹性区的本构模型,并分析了锚杆参数对巷帮围岩本构模型的作用效果。结果表明：当锚杆安装后的锚固段位于弹性区围岩时,锚杆能同时控制巷帮峰后强度区与塑性区的变形,且能保证锚固段强度。针对大变形巷道中,锚杆长度不足,锚索延伸率较低,片帮或扩修后支护材料失效的难题,新研发了长螺纹扩帮锚杆。该锚杆具有“锚固点深”、“延伸性好”和“多次复用”的特性,且特有的长螺纹段可解决巷道片帮和扩修后需要补打锚杆锚索的难题。     

柔模沿空留巷实体煤帮张拉锚杆支护研究

古城煤矿工作面巷道采用沿空留巷设计，针对实体煤侧变形明显、扩帮工作量大等问题，以S1303辅助进风巷为工程背景，运用数值模拟，研究了不同锚杆预紧力水平对沿空留巷实体煤帮和底板变形的影响，改进了适用于实体煤帮支护的张拉式预紧力锚杆及相关装置；通过现场实验和巷道围岩变形量监测，表明巷道实体煤帮变形量明显减小，同时扩帮效率明显提高、返修成本显著降低，对类似围岩条件巷道控制具有参考价值。     

综放工作面二次动压巷道围岩变形破坏与控制技术研究

针对综放工作面二次动压巷道变形破坏严重的情况,以不连沟煤矿F6207辅运巷为研究背景,通过现场监测和数值模拟分析得出不连沟煤矿综放工作面二次动压巷道变形破坏与应力演化特征。提出"强帮控顶、高支护材料强度、高围岩控制刚度"的围岩控制技术理念,提出新掘二次动压巷道的支护方案。新支护技术现场应用后,锚杆索受力状态良好,围岩顶帮位移量相对原支护明显降低。     

厚煤层超高巷道裂隙拓展规律及围岩控制

针对井下超高巷道围岩控制难题,选取某煤矿5205胶带运输巷超高段为研究对象,采用UDEC模拟了巷高3.5~8 m过程中围岩裂隙场的分布特征、拓展规律及相对演化趋势。结果表明:围岩裂隙场分为3个区,即裂隙贯通区、裂隙发育区和微裂隙区,均呈"半椭圆"状分布;顶、底、两帮裂隙三区深度随巷高增加而增加,加剧了顶、底板微裂隙区向裂隙发育区转化,裂隙发育区向裂隙贯通区转化,相反的,两帮微裂隙区向裂隙发育区转化和裂隙发育区向裂隙贯通区转化的趋势逐渐降低。由侧压系数1.0时不同巷高等应力轴比分析可知:顶板无效加固区高度与巷高呈负指数减小,两帮无效加固区宽度呈正指数增加。认为:锚杆可控制裂隙滑移,延缓围岩碎胀变形;帮斜拉锚索梁可锚固在肩角和底角无裂隙区,锚固基础可靠,且可挤压帮中部裂隙贯通区。基于此提出了高强高预紧力锚带网和帮斜拉锚索梁联合控制技术,超高巷道支护完成后10d实现自稳,顶底板相对移近量104 mm,两帮相对移近量150 mm,顶板累计离层3.5mm。     

基于3DEC的大采高回采巷道围岩变形特征研究

为探究大采高回采巷道围岩变形失稳特征,通过3DEC数值模拟软件,以22204辅助运输平巷为背景,分别分析了巷道围岩裂隙发育、应力分布、位移分布以及塑性区分布特征。研究结果表明：大采高回采巷道围岩裂隙发育、变形具有非对称性,随着工作面向前推进,巷道围岩位移量不断增大,其中较大水平位移向巷帮中上部及顶板位置转移,且靠近煤柱一侧巷帮水平位移、裂隙发育较为显著;采动影响下巷道围岩发生了一定程度的剪切破坏,导致其煤岩体应力释放,且煤柱长期处于高应力状态,因而靠近煤柱一侧的巷帮及巷道顶板塑性破坏较为严重和频繁。基于此,明确了大采高回采巷道围岩变形的重点防控区域,为该类巷道围岩稳定性控制提供参考。     

大埋深采准巷道围岩拱梁支护结构研究

以桑树坪2号井煤矿3303工作面大埋深采准巷道为背景,采用"拱-梁"结构模型对该巷道进行支护优化,借助FLAC3D数值软件对原支护和改进支护的支护效果进行对比分析。结果表明:改进方案不仅能够提高浅部顶板的稳定性,而且还能有效控制巷道围岩变形。锚索压缩拱承载作用下,巷道围岩竖向应力呈拱状形态,帮部锚杆的存在可以缩小巷道两帮破坏范围,表明顶板的有效支护有利于提高巷道围岩的承载能力。顶板上方围岩所形成的"拱-梁"结构模型,对大埋深采准巷道的支护作用有明显改善。     

多次动压影响巷道的围岩控制方法

针对厚煤层大采高工作面多次动压影响巷道围岩变形大的问题,结合成庄矿53082巷情况,分析了多次动压巷道围岩变形特征,提出锚杆索补强加固及浅部裂隙封堵和深部围岩加固的巷道加固方案,并进行井下试验。试验表明:巷道两帮最大移近量为376mm,顶底板最大移近量为502mm,巷道围岩变形控制效果较好,能够满足工作面安全生产使用要求。     

芦沟矿底抽巷锚注加固技术应用与研究

芦沟煤矿地处豫西三软煤层矿区,32141底抽巷作为32141工作面掘进前及回采前在二₁煤层底板内的瓦斯抽放巷,巷道埋深相对较深且围岩松软破碎。通过对原支护调查及围岩取样的实验分析,得知巷帮和底板泥岩无水强度较高,遇水分解,且含有膨胀性矿物,易造成巷道底鼓。针对以上情况且结合实际,对巷道进行了不同方案的数值计算,经过比较分析最终采用“锚网索喷+锚注”联合支护技术,利用锚杆注浆来强化巷道两帮和底板泥岩的强度,再配合锚杆、锚索达到锚杆、锚索和注浆加固围岩之间的协同支护能有效控制巷道底鼓。实践检验证明,锚注支护大大提高了围岩的支护效果。     

巷道锚杆支护特性分析与应用

对采用锚杆工作阻力为夹紧力、锚固区围岩力学性质不改变的计算方法得出的结果进行了分析,研究了巷道锚杆支护作用的特性及其相关因素间的影响关系.结果表明：锚杆巷道围岩径向、切向应力在锚杆锚固端位置有一个跳跃;锚杆长度一定时,支护强度对围岩塑性区半径、巷道位移的影响随锚杆工作阻力值的提高逐渐减弱;锚杆工作阻力强度一定时,锚杆支护巷道周边位移、围岩应变软化区半径及破碎区半径,随锚固区半径增加开始阶段显著减小,基本呈双曲线函数关系,一定阶段后,变化趋缓,呈近水平直线变化.并在程村矿井下巷道进行了一次锚杆支护的设计应用.     

大倾角沿空巷道受力变形数值模拟研究

采用FLAC^20软件分析了大倾角中厚煤层沿空巷道应力、位移分布规律以及巷道围岩破坏特征。得出底鼓是该类型巷道围岩变形的主要特征。依据沿空巷道应力、内部岩层位移，提出采用锚杆（索）支护的合理措施。     

煤矿巷道锚网支护机理及围岩变形规律分析

为了改善锚网支护的耦合效果,研究了煤矿巷道锚网支护技术及围岩变形规律,理论分析了护网受力,并给出了锚网支护的强度耦合标准;采用FLAC3D数值模拟软件,模拟分析了不同方案条件下巷道塑性区、应力和位移分布.研究得出,进行锚网支护后,巷道围岩变形得到有效的改善,且采用锚杆+格宾金属网支护后,巷道护表效果明显,能够有效抑制巷...     

煤矿“三软”巷道围岩破坏形式及支护措施

煤矿“三软”围岩巷道的支护一直制约着煤矿的高效生产。根据现场“三软”围岩巷道的主要破坏类型,理论分析其破坏原因,采用数值模拟分别模拟主动支护、被动支护和主被动协同支护下的巷道破坏变形情况,通过对模拟结果进行有效分析,得出:无论是主动支护还是被动支护,单一的支护形式无法满足现场的实际需求,而在主被动协同支护中,巷道的整体位移和塑性区的范围明显减小,同时较充分地发挥锚杆及U型钢的支护作用,能够取得较好的支护效果。     

高应力深部巷道围岩变形特征与控制技术研究

分析了高应力深部巷道围岩变形特征与控制技术,采用FLAC^3D数值模拟软件,分析了巷道垂直位移变化规律以及围岩塑性区扩展规律;依据高应力深部巷道围岩变形特征,设计了以锚注为主要支护方式的耦合支护体系,并对改良后的支护方式进行了验证。研究得出,采用锚注和高强度预应力锚杆耦合支护方案,巷道围岩变形得到了有效控制。     

基于锚杆加固作用的圆形巷道围岩弹塑性分析

为研究锚杆支护机理及控制巷道围岩稳定，基于锚杆加固效应，将锚杆的支承作用考虑成作用于锚固区围岩的体积力，将锚杆的加固作用视为增强了锚固区围岩的强度参数|建立巷道计算模型，并进行弹塑性分析，导出了巷道围岩应力、位移解析解。结合算例，将理论计算值与实际监测值进行了对比，比较了锚杆支护与未支护时围岩应力，同时进行了围岩变形的影响参数分析。结果表明：锚杆支护改善了塑性区围岩应力状态，提高了围岩自承载能力|锚杆长度、间排距的参数设计遵循“长而疏、短而密”原则。文中理论解析解考虑了锚杆加固效应，为认识锚杆支护机理提供了理论参考，也能为巷道围岩控制提供合理的锚杆支护方案。     

锚杆支护煤巷稳定性模拟分析

通过相似模拟试验、位移反分析与边界数值计算, 对锚杆支护全煤巷道进行稳定性分析。首先模拟了巷道开挖以后围岩变形, 利用位移反分析法确定初始应力与围岩变形模量及泊松比等参数, 根据边界单元法数值分析结果确定围岩松动圈范围, 然后对全锚支护煤巷围岩稳定性进行分析。