柴沟煤矿巷道围岩变形特征与支护优化研究

针对1512回采巷道变形严重等问题,分析了该巷道的围岩变形特征,提出了支护优化方案,使用FLAC~(3D)仿真软件对提出的支护优化方案进行模拟仿真分析,1512回采巷道在工作面回采过程中在原有支护基础上每米至少补4根?21.8 mm×8.3 m锚索,拓宽了巷道断面尺寸,在开帮处沿巷道走向补1排钢带全锚索支护,两帮补?17.8 mm×5 m锚索,同时在F3-3、F3-2断层附近增设锚索梁,结果表明:支护方案优化后,顶底板变形以及巷道围岩应力均小于支护方案优化前的结果,顶板沉降变形降低了65.87%,底板隆起变形降低了19.75%;通过工程实践验证了支护优化方案的可行性。工程实践研究结果表明:套管、加固材料以及锚索梁的应用优化了柴沟煤矿1512回采巷道的支护工艺,明显改善了1512回采巷道变形严重的情况。     

破碎厚泥岩顶板煤巷变形力学机制及控制技术

针对某矿厚松软破碎泥岩顶板运输巷变形大、支护构件大面积失效、持续变形剧烈的工程难题,通过对巷道变形破坏特征及变形力学机制进行分析,确定了巷道围岩类型为膨胀-裂隙节理化软岩;在原支护方案的基础上,提出了长锚索+锚网喷(方案1)和长短锚索多级控顶+锚网喷(方案2)2种优化方案,并采用FLAC3D软件数值模拟了2种优化方案的支护效果;工程实践表明:在采用长短锚索多级控顶+锚网喷耦合支护方案后,顶板最大下沉量为96.87 mm,两帮移近量为111.1 mm,底鼓量为112.7 mm,分别为原支护方案的22.4%、17.63%、32.18%,改善了巷道围岩受力状态,有效控制了巷道有害变形。     

山西常村煤矿S5轨道下山支护方案优化

巷道的有效支护对于确保巷道快速安全掘进意义重大。常村煤矿S5轨道下山原设计采用锚杆、锚索联合支护方案,巷道支护后矿压监测表明:(1)巷道顶板最大下沉量为77 mm,右巷帮最大收敛量为83 mm,左巷帮最大收敛量为55 mm,巷帮收敛呈现不对称发展,巷道变形量超过50 mm的控制要求;(2)巷道顶板锚杆、左帮锚杆、右帮锚杆和锚索的轴力分别为77,95,71,177 k N,锚杆、锚索的支护作用并未得到充分发挥。在充分分析该矿已建巷道成功支护案例的基础上,对S5轨道下山的支护方案进行了优化,即:(1)保持锚杆长度、间排距不变,锚杆均垂直于巷道顶板打设;(2)锚索采用"大五花"布置形式,采用3根锚索支护时,在巷道正中位置布置1根,其余2根锚索分别布置于巷道最外侧锚杆轴线位置处,并倾斜25°打设;(3)采用2根锚索支护时,锚索布置方式与原支护方案一致;(4)将所有锚索的初张拉力提高至350 k N。FLAC3D数值模拟分析表明:支护方案优化后巷道顶板最大下沉量降低至49.2 mm,巷道两帮最大收敛量降低至41.67 mm。现场试验表明:采用支护优化方案后,巷道顶板最大下沉量为42 mm,巷道两帮最大收敛量约为48 mm,可见对该矿S5轨道下山支护方案的优化对于控制该段巷道围岩变形具有显著成效。     

基于空顶理论的煤巷综掘支护参数优化研究

为研究巷道掘进期间围岩变形破坏规律及合理空顶距留设对巷道掘进效率的影响，以孟村矿地质条件为工程背景，采用理论计算和FLAC^3D数值模拟手段，提出适用于孟村矿4#煤层的合理空顶距留设距离和巷道支护参数优化方案；并基于数值模拟结果，讨论了不同支护方案下巷道围岩破坏情况和对掘进效率的影响。研究表明：巷道掘进期间，巷道围岩变形量相对较小；401104工作面运输巷在理想条件下的巷道掘进空顶距为3.14 m，综合孟村矿实际生产地质条件，空顶距取2 m。通过对现有支护参数进行优化，提出顶锚杆间排距为800 mm×1 000 mm，每排7根的支护方案，月进尺提高3.8倍，百米巷道支护耗材顶锚杆减少63.3%。采用优化后的支护方案可以节省支护时间，提高巷道掘进效率。     

两渡煤业21018回采巷道围岩控制技术研究及应用

针对两渡煤业回采巷道的支护问题,采用理论分析及数值模拟的方法,对21018回采巷道原有支护方案进行了优化设计,优化后的支护方案如下：顶锚杆规格为Φ20 mm×2 500 mm,间排距为900 mm×700 mm,顶锚索规格为Φ18.9 mm×8 300 mm,间排距为1 600 mm×1 400 mm,帮锚杆规格为Φ20 mm×2 200 mm,间排距为900 mm×700 mm.并在21018回采巷道进行了现场试验,现场监测数据显示,巷道围岩变形量不大,优化后的支护方案可有效约束巷道围岩变形。     

宏泰煤矿回采巷道支护方案优化的FLAC~(3D)数值模拟分析

宏泰煤矿26B~#煤层回采巷道原采用的支护方案为顶板布置2排φ18 mm螺纹钢锚杆,锚杆长度为1.6 m,间排距为1 m,巷道底板和两帮不支护。经现场调查分析,在矿山压力作用下,巷道顶板上方出现了裂隙和离层现象,并且巷道顶底板移近量明显。为确保巷道稳定,对原支护方案进行了优化,即对巷道顶板较完整的区域采用螺纹钢锚杆进行支护,对顶板较破碎的区域采用锚索支护。为有效确定巷道顶板锚杆、锚索的布置形式及相关支护参数,采用FLAC~(3D)软件构建了数值模型,分别进行了围岩位移场、围岩应力场以及围岩塑性区的数值模拟分析。结合数值模拟结果确定的优化支护方案为:巷道顶板布置3排锚杆,锚杆长度1.8 m,间排距为0.8 m;当巷道顶板较破碎时,顶板布置2排锚杆和1排锚索,锚杆锚索的间排距均为0.8 m,锚索长度视巷道围岩稳定性情况而定。该方案可供类似矿山回采巷道有效支护提供可靠依据。     

大断面煤巷围岩变形特征及支护技术研究

针对五阳煤矿7810大断面运输巷采用沿顶掘进方式,采用FLAC3D数值模拟软件建立了沿顶掘进巷道开挖模型,研究了巷道围岩的变形特征.结果 表明,煤层巷道沿顶掘进时,两帮变形量＞底板变形量＞顶板变形量,巷道进行支护时,可适当减少顶板支护强度.依据研究结果,提出采用"2-2"迈步式布置顶板锚索,并增大锚索间距.现场应用结果显示,顶底板最大移进量为35 mm,两帮最大移进量为24 mm,均小于40mm,巷道围岩稳定,支护效果较好,为类似地质条件下的巷道支护提供借鉴.     

甘庄煤矿高应力巷道锚杆支护参数优化与应用

针对甘庄煤矿高应力巷道原锚杆支护效果不理想的情况,采用煤岩物理力学实验和数值模拟计算等方法,开展锚杆支护参数的优化。通过对不同锚杆间排距、锚杆直径、锚杆长度、锚索间排距的模拟支护效果分析,得出支护方案优化参数:锚杆间排距为900 mm×900 mm、直径为22 mm、长度为2.2 m,锚索间排距为2 000 mm×900 mm。将优化的支护方案进行现场试验,实测表明,巷道顶底板位移量下降了44.1%,两帮位移量下降了41.9%,优化后的锚杆支护系统可以更有效地控制巷道围岩变形,改善了支护效果。     

深井中等稳定顶板沿空留巷锚注切顶支护技术研究

为解决深井高应力沿空巷道围岩变形大、支护困难的问题,以孙村煤矿2216工作面地质和开采条件为背景,采用数值模拟软件FLAC3D建立计算模型,分析比较了采用普通锚索、普通锚索+巷旁切顶和注浆锚索+巷旁切顶3种支护方案时,深井高应力沿空巷道围岩应力和变形破坏规律。研究结果表明:与前2种支护方案相比,采用注浆锚索+巷旁切顶支护方案时,顶底板及两帮变形量分别减小了22.2%和19.8%,实体煤和巷旁单体支柱受力分别降低了13.5%和77.8%,控制围岩效果更好。现场试验验证表明,2216工作面回风巷采用注浆锚索+巷旁切顶方案进行改进支护后,第1个工作面回采结束时,顶底板和两帮最大移近量分别为270 mm和120 mm;下个工作面推进至测站位置时,顶底板和两帮累计移近量分别为533 mm和171mm,围岩变形得到了有效控制,可较好地解决该类巷道支护问题。     

某矿采空区下近距离煤层巷道支护方案优选

为分析某矿采空区下近距离煤层巷道的变形特性,结合FLAC3D软件,构建了紧邻煤层采空区下巷道无支护、锚杆支护、锚杆+锚索支护、锚杆+锚索+喷浆支护等4种模型分别进行了数值模拟分析。通过观测巷道顶底板、两帮移近量等参数,认为锚杆+锚索支护方案能够满足该矿巷道支护要求,对于类似工况条件的巷道支护有一定的参考价值。     

腾晖煤业松软底板巷道底鼓控制技术研究

针对腾晖煤业2-2021巷底鼓变形破坏严重的问题，根据巷道的实际工程地质条件，明确了引起巷道底鼓的影响因素，并提出帮部打斜拉锚索及底板打工字钢桩的3种优化支护方案；通过数值模拟分析了不同支护方案下的巷道围岩应力及变形破坏情况，确定出“帮部打斜拉锚索+底板打工字钢桩”的联合优化支护方案效果最佳。现场应用结果表明，经过优化支护后的巷道围岩变形量大幅度降低，应用效果显著。     

软岩巷道顶板锚杆锚索联合支护参数优化研究

为了解决深部软岩巷道围岩变形大的问题,以木瓜矿10-206工作面为工程背景,对原支护方案下巷道围岩变形进行分析,发现原支护下顶底板相对位移量868.5mm,两帮移近量达到725.2mm,根据变形情况给出锚杆+锚索优化支护方案。对优化支护方案进行分析,发现优化后顶底板移近量达到了131.36mm,较原支护方案下降了83.49%,两帮移近量为85.25mm,两帮移近量下降了86.79%。对优化方案进行应用分析,得出随着监测天数的增大,此时的巷道围岩变形量呈现先增大后平稳的趋势,巷道底鼓量最大值为226.3mm,巷道的两帮移近量为364.1mm,顶底板移近量为443.3mm,较原支护方案变形量得到一定控制,为巷道稳定性做出贡献。     

王庄煤矿综放回采巷道锚杆锚索联合支护优化研究

以潞安环能股份公司王庄煤矿61B3工作面运输巷道为研究对象,综合运用数值模拟、现场实测等研究方法,对61B3工作面运输巷道锚杆锚索联合支护的支护参数进行了优化。研究结果表明:当顶锚杆长度为2.4 m,间排距为1 m×1 m;锚索长度为7.3 m,间排距为2 m×3 m时,锚杆锚索具有最好的互补协同性,此时也具有最好的支护效果,并据此提出了优化支护方案。通过现场观测发现,该方案能够较好地控制巷道围岩变形,研究结果对相似地质条件下的巷道支护,具有重要的参考价值。     

高应力复合顶大断面煤巷支护参数优化研究

为解决高应力复合顶板工作面巷道支护维护难的问题,通过现场调查,对已有巷道围岩破坏原因进行分析,得出原有巷道支护方式和参数不具有针对性。结合巷道断面和顶板岩性相变大的特征及巷道破坏特点,通过调整巷道两帮支护的锚杆间距,增加了支护密度,根据复合顶板岩性不同,将顶板支护分为4种方案,分别布置具有针对性的锚索补强支护,同时增大了锚索直径,强化了锚索支护作用。采用FLAC数值模拟软件对巷道在优化支护方案下的应力分布和变形特征进行模拟分析,巷道变形量减少,整体稳定,验证了支护优化方案的合理性。经工程实践和支护效果观测表明,巷道顶板下沉量最大为137 mm,两帮移近量最大为365 mm,顶板深部最大观测离层值为14 mm,保证了巷道稳定性,达到了预期目标。     

王庄煤矿8105孤岛工作面巷道支护参数数值模拟分析

以王庄煤矿8105孤岛工作面运巷为例,通过FLAC3D软件模拟不同锚杆支护参数条件下巷道围岩的变形,最终确定巷道支护方案为:顶锚杆间排距800 mm×800 mm,窄煤柱帮锚杆间排距700 mm×800 mm,实体煤柱帮锚杆间排距900 mm×800 mm,并采用锚索补强。现场应用结果表明,确定的支护方案合理,支护效果良好,巷道围岩变形在预计范围内,并且巷道掘进成本明显降低。     

基于正交实验的坚硬顶板巷道支护参数优化模拟研究

为研究准备巷道围岩变形的影响因素,采用正交实验与数值模拟方法对黄家沟煤矿21采区8+9煤层回风巷道支护方式和参数进行优化设计。在正交试验优化组合基础上,借助数值模拟软件FLAC^3D模拟分析不同支护方案条件下巷道围岩的变形量、应力分布、塑性破坏程度。研究结果表明：准备巷道围岩变形的影响因素敏感性由大到小的顺序依次为：锚索长度、锚索排距、锚杆长度、锚杆排距、锚索数量,并以准备巷道两帮和顶底板变形情况为重点考察指标,通过绘制支护体系下的各个因素对巷道围岩变形情况影响的变化趋势图,最终优化确定合理的支护方案及支护参数。     

铜坑矿92号矿体巷道顶板锚杆支护参数优化研究

针对铜坑矿92号矿体巷道围岩破碎、锚杆支护不佳等问题,以某巷道为例,首先选取代表性试验区并调查结构面,其次利用数值模拟方法对锚杆支护参数进行进一步优化,最后与无支护方案、原支护方案进行对比,并分析支护效果。研究结果表明:巷道顶板支护采用40mm直径的管缝式锚杆时,利用3DEC数值模拟软件优化后的锚杆网度为0.6m×0.6m,锚杆长度为2m;无支护方案、原支护方案、优化方案的巷道顶底板位移总量分别为128.751mm、121.902mm、111.501mm,优化方案能较大程度降低顶板下沉量。无支护方案、原支护方案的巷道顶底板相对收敛率大于3%,为不稳定状态,而优化方案的收敛率小于3%,为稳定状态,说明有必要优化支护参数,以维持巷道稳定。     

破碎顶板煤巷支护参数优化及工程实践

为解决沙坪煤矿破碎顶板煤巷支护困难的问题,通过测试该矿顶底板煤岩层物理力学性质,采用FLAC3D数值模拟软件分析了不同支护条件下巷道围岩的变形特征。结果表明：当锚索长度为8 000 mm时,巷道的顶板下沉量较小,满足工程实际要求。采用锚杆＋锚索＋钢筋网联合支护方案后,巷道围岩力学状况得到显著改善,使巷道掘进速度提高了20%     

斜沟煤矿16502综采工作面运输顺槽支护优化研究与应用

为在斜沟煤矿16502工作面运输顺槽围岩稳定的条件下同时节约支护成本,采用FLAC3D数值模拟软件对锚杆各项支护参数进行支护效果模拟研究,结合巷道围岩的具体情况和数值模拟结果,确定采用增大锚杆长度、增大锚杆索间排距、提升锚杆索预紧力和初始张拉力及减小锚索断面个数的优化措施,在工作面回采期间进行矿压监测,验证优化后支护方案效果。结果表明,在优化后支护方案实施后,回采期间顶底板最大移近量为74 mm,两帮最大变形量为69 mm,保障了巷道围岩的稳定,有效节约了支护成本。     

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。