锚索破断弹射机理与防护方案研究

采用锚索支护的巷道回采时,锚索受到顶板围岩层间错动产生的剪切力,以及围岩横向变形产生骤增的轴向拉力,使锚索发生破断。锚索轴向受拉破坏的危害远大于剪切破坏。锚索发生受拉破断后残余有相当大的势能,当破断部分未被煤岩体充分夹持,极易发生被拉断后弹射现象,严重威胁着矿井的安全生产。针对南耀小常煤业30211工作面出现的锚索破断弹射现象,进行锚索破断形式、机理及弹射机理研究,最终提出锚索破断弹射的防护方案。     

煤矿小孔径预应力锚索破断原因分析及对策

针对复杂困难条件下煤矿巷道支护锚索普遍存在的破断问题,通过实验室试验和现场巷道顶板煤岩层变形规律验证了锚索破断的原因,并提出了针对性解决措施。研究结果表明,井下锚索破断主要有2种形式:锚索锁具附近破断和锚索中部破断。锚索锁具附近破断的原因主要是锚索工作过程中与巷道岩面垂线夹角过大造成锚索受到拉-弯-剪复合应力作用所致;锚索中部破断主要是由于顶板岩层强烈错动导致锚索在受到较大拉应力情况下受岩层弯曲错动剪切所致。针对锚索的不同破坏形式,建议采取垂直岩面布置锚索、选择延伸率较大和屈服强度比较低的1×19股锚索、减小锚索长度、增加锚杆锚索预紧力的方法来解决锚索破断问题。     

复合顶板巷道锚索的破断及其分析

在复合顶板巷道支护中,由于巷道地质条件复杂,矿压显现严重,随着地压和巷道断面的增大,普遍存在着大量的锚索破断问题。锚索破断后,巷道支护的稳定性与安全性受到威胁。根据复合顶板巷道的地质特点及矿压显现特征,现场调查并分析了锚索破断的状况及其原因,提出锚索应该在正确的工作方式下工作,以减少复合顶板巷道锚索的破断。     

李雅庄矿复合顶板巷道锚索破断原因分析

李雅庄矿6122巷为复合顶板巷道,在掘进过程中出现了大面积的锚索破断现象,针对该情况进行了锚索力学性能测试、巷道顶板岩层窥视,同时结合巷道支护情况,最终确定该巷道锚索破断的原因为:锚索力学性能不稳定,部分锚索力学性能指标不符合行业标准要求;巷道顶板2.0 m位置有一处明显的离层,而顶锚杆长度为2 m,导致锚索在该位置受拉伸和剪切复合应力影响易破断。把锚杆长度改为2.4 m后,没有出现锚索破断现象,巷道支护效果有了明显改善。     

高地压巷道锚索让压支护技术的探讨

锚索配合锚杆进行松软顶板及高地压巷道的支护,使巷道的安全性和支护状况得到显著改善;然而在松软顶板、位于断层构造带或高地层压力特别是高水平应力围岩巷道中使用锚杆与锚索联合支护,锚索出现了大量的断裂或损坏。论文根据对高地压顺槽中锚索普遍破断的状况原因的调查与分析研究,提出了采用防止锚索破断的让压支护技术与措施,取得了明显的技术效果。     

深部巷道复合顶板全锚索一次支护研究

城山煤矿一采区3B煤层右0巷顶板为复合顶板岩层，为解决城山巷道顶板易离层冒顶的问题，提出了新型的巷道复合顶板全锚索一次支护方案。采用弹塑性基本理论分析了锚索加固机理，指出了高预应力全锚索大幅提高支护结构的早期支护强度与刚度，有效控制复合顶板的离层和下沉，高预应力为复合顶板岩层提供了法向约束应力，明显改善了顶板岩层应力状态。针对右0巷顶板岩层岩性及分层状况，运用数值模拟和现场实测的分析方法综合评价了巷道复合顶板全锚索一次支护效果，分析了掘进、回采期间顶板下沉及锚索承载规律，掘进期间顶板最大下沉量为34 mm，回采期间顶板最大下沉量为63 mm。现场试验表明：全锚索一次支护对控制深部复合顶板变形效果十分显著，为深部复合顶板巷道支护提供了参考。     

锚索破断原因分析及弹射防护措施

煤矿井下地质条件复杂多变,巷道围岩力学特性变化较大。就回采巷道而言,受动压影响,巷道围岩产生离层位移等变形,顶帮支护锚索在一定的变形作用下,当其受力超过极限强度就会破断,不仅会造成巷道支护强度减弱引发顶板事故,锚索破断的外露部分还容易高速弹出,发生弹射伤人事故,或碰撞产生火花引起瓦斯、煤尘爆炸。文章针对上述情况进行原因分析,梳理出应对的解决方案。     

深部巷道复合顶板全锚索一次支护研究

城山煤矿一采区3B煤层右0巷顶板为复合顶板岩层,为解决城山巷道顶板易离层冒顶的问题,提出了新型的巷道复合顶板全锚索一次支护方案。采用弹塑性基本理论分析了锚索加固机理,指出了高预应力全锚索大幅提高支护结构的早期支护强度与刚度,有效控制复合顶板的离层和下沉,高预应力为复合顶板岩层提供了法向约束应力,明显改善了顶板岩层应力状态。针对右0巷顶板岩层岩性及分层状况,运用数值模拟和现场实测的分析方法综合评价了巷道复合顶板全锚索一次支护效果,分析了掘进、回采期间顶板下沉及锚索承载规律,掘进期间顶板最大下沉量为34 mm,回采期间顶板最大下沉量为63 mm。现场试验表明:全锚索一次支护对控制深部复合顶板变形效果十分显著,为深部复合顶板巷道支护提供了参考。     

让压锚杆锚索在厚煤层回采巷道中的应用

以长平煤矿43142巷为对象,分析了出现特厚煤层巷道回采过程中锚杆、锚索破断上述现象的原因,介绍了让压锚杆锚索的作用机理。现场调查及试验结果表明:特厚煤层综采超前支持压力大,锚固体范围内煤体碎胀破坏严重,围岩储存的大量变形能受到低延伸率锚杆、锚索等构件的阻止而不能释放,锚杆、锚索延伸率较低使其轴力持续增加而破断;让压环的塑性变形改善了杆体轴力的变化,使浅部应力得以释放,最大应力向深部转移,同时,提供给围岩一个持续的、恒定的支护阻力,有效地减少了锚杆锚索的破断,以最小的成本解决了特厚煤层巷道回采过程中锚杆、锚索破断的问题。     

断顶卸压留巷无煤柱开采技术在屯兰煤矿的应用

以屯兰煤矿1204综采工作面为例,为确保该矿安全开采,分别从断顶卸压、切缝成巷及补强支护等方面对断顶卸压沿空留巷技术进行了研究,即采用深孔合理爆破方式破断顶板深部岩层降低应力集中,改善留巷的围岩应力环境;采用浅孔爆破工艺对直接顶为主的顶板进行合理切缝,使留巷顶板相对完整;采用补强锚索增强切顶过程和周期来压期间巷道稳定性,保证巷道上方的倒台阶岩层结构相对稳定;采用单体支柱补强措施平衡工作面超前支承压力,后方巷道采用挡矸支护方式,实现沿空留巷和Y型通风。实践表明,上述措施取得了一定的成效,可供类似矿山参考。     

高水平应力条件下锚杆锚索耦合让压支护技术试验研究

首山一矿己15-12010工作面由于受构造应力的影响,机巷初掘期间巷道变形大,锚杆锚索破断严重。为实现安全生产,根据耦合让压支护的理念,设计了合理的锚杆锚索支护参数。经现场试验表明,采用捷马高预应力让压均压锚杆及让压"鸟窝"锚索,解决了锚杆锚索破断问题,有效地控制了巷道围岩变形。     

深部软岩巷道围岩变形特征及全锚索支护机理

针对新元煤矿9102原回风巷的围岩大变形及支护构件变形失效等问题,分析了复杂高水平应力和垂直应力场作用下原回风巷顶板围岩的裂隙发育状况及围岩变形破坏特征,结合现场实际决定在原回风巷20 m处重新开掘一条回风巷。采用数值模拟分析了新掘回风巷的围岩应力环境,结合原有支护及现场实践提出了全锚索支护技术,并阐明其支护机理。现场监测表明,新掘回风巷采用全锚索支护技术后,巷道围岩变形明显减少,且支护构件无变形失效,实现了对深部软岩巷道的围岩控制。     

深部高应力软岩巷道二次支护技术研究

某矿31采区底联巷为深部高应力巷道,巷道掘出一月即产生严重变形,对其采用二次支护锚索喷支护,二次支护对支护承载结构的薄弱部位进行结构补偿,数值模拟分析结果表明:二次补强支护显著提高了巷道支护承载结构的稳定性,31采区底联巷采用二次支护后的位移观测结果表明,二次锚网索支护技术在深部软岩巷道中支护效果良好。     

管索组合结构支护新技术及其在深部大变形巷道应用研究

随着煤矿开采深度的增加,巷道围岩应力环境恶化,围岩大变形及锚杆锚索破断问题更加突出,严重影响深部矿井生产安全。为了解决此类问题,本文针对锚杆锚索支护的优点及缺陷,基于管索组合结构与围岩相互作用机理,提出了管索组合结构支护新技术。管索组合结构通过改善锚索自由段结构、优化其受力状态,使锚索具备较高轴向承载力,同时能够防止受岩石错动等横向作用而导致的锚索自由段破断,避免围岩失稳。通过室内剪切试验发现,管索组合结构的最大剪切荷载为普通锚索的1.27倍以上,平均最大剪切位移为普通锚索的1.16倍,表明管索组合结构具有良好的抗剪能力和剪切方向延展特性。基于九龙矿巷道的工程案例,通过现场监测和钻孔探测,分析了原支护方案下巷道的变形破坏特征,并将管索组合结构在深部大变形巷道进行了应用,现场监测结果表明,采用管索组合结构支护新技术能够有效控制围岩大变形。研究结果可为类似深部矿井支护提供参考。     

深部高应力围岩巷道维修支护技术及其优化

文章通过分析深部巷道在高地应力作用下的破坏情况,结合高应力围岩巷道的变形特征和破坏机理分析,采用全长锚固、复合网和注浆锚索加强两帮支护的高应力环境下巷道修复方式,降低了巷道变形的情况,并延长巷道维修周期,进一步改善并优化了深部高应力围岩巷道维修支护技术。     

高强锚杆及小直径预应力锚索在霍西煤田的应用

针对深井复合顶板回采巷道埋深大、地质构造复杂，构造应力及矿压显现，从现在巷道的支护理论出发，结合李雅庄矿在深部巷道不同岩性下松动范围方面，分析了锚索锚杆支护巷道、加固围岩的作用原理及施工技术，取得了很好的技术经济效益。     

煤矿巷道顶板锚索受力特征与分区锚固机理

锚索是煤矿巷道围岩控制的主要支护材料,随着开采深度增加,巷道围岩应力环境恶化,顶板锚索破断问题较为突出,极易引发冒顶事故,严重影响生产安全。为解决煤矿巷道顶板锚索破断率高,层状顶板难以实现稳定控制等难题,综合采用数值模拟、理论分析和现场试验等方法,研究了巷道顶板不同区域锚索的真实受力特征和长短锚索对顶板的支护效应,分析了不同区域锚索对顶板的锚固机理。研究结果表明：布置在顶板不同区域的锚索受力具有显著的差异性,锚索在下位顶板岩层中受力较为复杂,同时承受拉伸荷载和剪切荷载,越靠近顶板中部其受到的轴向拉力越大,而越靠近巷帮其受到的横向剪切荷载越显著;提高锚索的预紧力有利于实现顶板的稳定控制,使锚索受力趋于均匀,减小有害受力;锚索的长度增加有利于扩大顶板的支护范围,但短锚索对其锚固范围内围岩的支护刚度优于长锚索;巷道顶板在横向可分为三区,即一个中心区和两个肩角区,长锚索优先布置在中心区,主控顶板的挠曲离层,短锚索布置在肩角区,主控顶板的层间剪切错动;巷道顶板在竖向可分为三层,即非稳定层、亚稳定层和稳定层;基于顶板锚索分区锚固机理,提出了以长短锚索为主导的多层次支护技术,并在现场取得了良好的工程...     

复合顶板巷道围岩控制技术研究

针对星村矿3207轨道巷复合顶板松散破碎、顶板下沉量大、锚索破断等变形特征,分析了巷道变形破坏的原因、复合顶板巷道变形规律和控制技术要点,提出了采用"预应力中空注浆锚索+锚网索"联合支护方案,加强顶板支护强度,充分发挥围岩自承能力。现场工业性试验表明,该支护方案能有效控制巷道围岩变形。     

潘三矿1632(3)轨道巷断锚事故分析及防范措施

针对潘三矿1632(3)工作面轨道巷道发生的一起锚索断裂导致伤亡事故,结合工作面开采布局和巷道支护方案设计,总结并分析了断锚处巷道矿压显现特征。得出了该巷道锚索断裂的原因是在大地质构造和下伏工作面煤柱叠加作用下,断锚点附加应力和矿压显现异常突出;锚杆初始支护阻力低,未实现锚杆-锚索协同支护;安装锚索预拉张紧时,锁具夹片进入锚环深浅不一,导致锚索偏载;锚索长时间使用,易导致锚索锚具自锁能力不足,导致锚索退锚,局部钢绞线达到承载极限发生破断。最后,提出了防范回采工作面巷道顶板锚索破断的地质方面、设计方面、技术方面、时空方面、施工方面、安全管理6个方面的保障措施,为类似条件下回采巷道的开采布局、支护设计、使用和维护提供了参考。     

强动压巷道高阻剪切让压控制技术

针对铜川西川煤矿回风巷道锚杆、锚索大量破断,围岩变形严重的难题,通过工程地质资料分析、现场调查发现:迎采动面托顶煤回风巷道受邻近工作面全程采动影响,强烈采动应力使得顶煤和直接顶发生剪切滑移,锚杆、锚索大量剪切破断,围岩控制失效。据此提出以加强顶板支护强度,合理匹配锚杆、锚索变形能力,释放顶板水平应力为核心的围岩控制技术。将该技术应用于1111工作面回风巷支护实践,围岩控制取得良好的效果。