强动压高水平应力巷道围岩控制技术

为了解决强动压高水平应力巷道支护难题,根据地应力测试、顶板取心探测、岩体原位强度测试并结合FLAC~(3D)数值模拟,研究了巷道在强动压高水平应力作用下的破坏机理,进而应用高预应力强力支护技术进行巷道支护,并进行现场试验和矿压监测。结果表明:强动压高水平应力导致巷道两帮由浅到深逐渐剪切破坏,其承载能力减弱导致顶板失稳;强动压高水平应力加剧顶板剪切错动,造成顶板锚固结构失稳,致使顶板松散破碎;提出"固帮控顶"的围岩控制思路,即采用高强度预应力"锚+梁+网"联合支护方案加固两帮和顶板,与原支护相比,表面位移明显减小,围岩控制取得良好效果。     

动压巷道组合锚索的“应力柱”效应研究

为有效控制动压巷道围岩变形较大、支护控制困难等问题，以山西某矿8102工作面为工程背景，通过现场调研、数值模拟、现场试验等手段，对动载扰动条件下组合锚索的支护效果进行研究分析，并在现场进行了工业性试验。研究结果表明:通过对在动压巷道顶板施加组合锚索的数值模拟得知，巷道顶板应力比较集中，并出现“应力柱”效应，巷道变形较小。结合现场工业性试验，在动压巷道顶板施加组合锚索，巷道变形破坏情况明显好于未施加组合锚索段；组合锚索可以有效控制动压巷道围岩变形破坏情况。     

深井厚煤层坚硬顶板强动压巷道围岩控制技术研究与应用*

以深井厚煤层坚硬顶板强动压巷道支护为工程背景,在对矿井巷道围岩地质力学测试、初始支护巷道效果评价、回采超前应力监测结果分析的基础上,提出强动压影响留巷巷道加强支护与坚硬顶板切顶卸压技术相结合的综合围岩控制技术方案,有效控制了强动压巷道围岩的变形破坏,降低了回采期间巷道维修量,为工作面尾巷的二次复用和矿井安全高效生产提供了技术支持。     

托顶煤动压巷道顶煤顶板变形机理和加固技术研究

晋能王家岭煤业回采面均采用“两进一回”布置,其中上一工作面辅运顺槽复用作为下一工作面回风顺槽,为托顶煤强烈动压巷道,巷道维护困难,需对其变形特征和变形机理开展研究并提出相应加固设计。通过对动压巷道顶板离层、顶帮变形和支护构件受力的监测,结合顶板岩层窥视,掌握了王家岭煤业托顶煤动压巷道的变形特点,顶板离层主要发生在顶煤范围内。采用数值模拟,研究了顶煤厚度、动压影响程度和不同支护设计等因素对顶煤顶板变形的影响,分析了托顶煤动压巷道顶煤顶板变形机理,认为顶煤厚度和顶煤支护情况直接决定托顶煤变形情况,在巷道支护设计时应充分考虑顶煤顶板支护强度和刚度。根据变形特点和变形机理,结合高预应力锚杆支护技术,提出动压巷道加固设计并在井下实施。实践表明,加固效果良好。     

深井坚硬顶板回采巷道锚网索支护技术研究

针对谢一矿5121(s)B9b工作面坚硬顶板巷道受高地应力及动压影响较大,采场坚硬顶板在垮落时垮落步距大,来压强烈等特点,采用理论分析及现场实测相结合的方法,研究了顶板的垮落特征及其对回采巷道影响,对工作面运输巷采用了树脂加长锚固强力锚杆和锚索的组合支护方式,确定了锚杆索支护参数,并制订了合理的支护方案。现场实测表明,强力锚网索组合支护系统能够满足深部坚硬顶板巷道支护要求,巷道的最大变形率控制在6.1%以内,确保了掘进及回采期间的巷道安全。     

厚煤层沿底巷道顶板变形机理和加固技术研究

晋能王家岭煤业回采面均采用"两进一回"布置,其中,上一工作面辅运顺槽复用作为下一工作面回风顺槽,为托顶煤强烈动压巷道,巷道维护困难,需对其变形特征和变形机理开展研究并提出相应加固设计。通过对动压巷道顶板离层、顶帮变形和支护构件受力的监测,结合顶板岩层窥视,掌握了王家岭煤业托顶煤动压巷道的变形特点,顶板离层主要发生在顶煤范围内。本文采用数值模拟,研究了顶煤厚度、动压影响程度和不同支护设计等因素对顶煤顶板变形的影响,分析了托顶煤动压巷道顶煤顶板变形机理,认为顶煤厚度和顶煤支护情况直接决定托顶煤变形情况,在巷道支护设计时应充分考虑顶煤顶板支护强度和刚度。根据变形特点和变形机理,结合高预应力锚杆支护技术,提出动压巷道加固设计并在井下实施。实践表明,加固效果良好。     

东荣二矿动压巷道围岩控制技术

分析了东荣二矿17#煤层采准巷道动压形成原因及响应影响因素,通过对该矿原有支护方案下动压巷道的围岩变形观察,分析了动压影响规律,针对17#煤层采准巷道动压的安全掘进提出了合理的支护方案,通过现场工业实验得到了理想的控制效果,进一步说明了动压巷道的支护关键所在。     

干河煤矿卸支耦合动压巷道围岩控制技术研究

为解决干河矿动压巷道变形量大的难题,针对干河矿2-118D工作面围岩地质条件,采用水力压裂技术改变顶板岩层结构,控制动压巷道围岩应力,降低巷道支护难度。首先通过数值模拟分析了水力压裂控制动压巷道采动应力的原理,计算了压裂关键层,提出了有针对性的水力压裂设计方案|其次开展了水力压裂现场施工,同时提出了高预紧力强力支护和强帮支护方案,最后进行了矿压监测。研究结果表明：采用水力压裂和高预紧力强力支护的卸支耦合动压巷道围岩控制技术后,巷道变形量基本与普通实体煤巷道相同,较该矿原动压巷道的围岩变形量降低90%以上,巷道围岩控制效果极为显著。     

切顶卸压沿空留巷动压承载临时支护技术研究

针对切顶卸压沿空留巷在一定时期内受动压影响显著的问题,提出了采用动压承载临时支护技术控制动压影响期间顶板变形的基本思路。通过理论计算和分析,探讨了动压承载临时支护的作用机理,得出临时支护对上位顶板岩层回转下沉产生的"给定变形"控制作用有限,其主要作用是控制下位顶板产生的扩容变形或离层。利用有限差分模拟软件FLAC~(3D)对动压承载临时支护的作用机制进行了模拟和分析,提出了动压承载临时支护的设计思路,并在柠条塔煤矿进行了现场试验,试验数据表明:在动压承载临时支护技术作用下,巷道顶板变形量普遍小于89mm,围岩控制效果良好。     

三元中能煤业采准巷道危险区域划分与评价

三元中能煤业主采煤层工作面回采强度高,巷道断面大,各回采面巷道受回采动压影响严重,部分巷道存在锚杆断裂现象,严重影响安全生产。为解决在巷道动压显现强烈、遭遇地质构造使巷道围岩条件恶化后,顶板控制难度加大导致的巷道支护质量难以保证的问题,通过采用钻孔窥视、锚杆无损检测、现场巷道变形观测等技术对采准巷道进行测试,将巷道划分为节理裂隙发育、围岩高应力、强烈采动影响、地质构造带等4种危险区域。对4种危险区域进行了危险程度划分,为回采巷道矿压监测测点的布置及巷道支护技术提供了优化方案。     

大断面静压煤层大巷支护优化研究

本文依托霍尔辛赫矿西回风大巷煤层大巷支护问题,采用现场调研的方法,获取了西回风大巷掘进范围主要技术参数;运用理论分析,计算了回采工作面采动扰动动压影响范围,判定霍尔辛赫煤矿西回风大巷为静压巷道,采用秦巴列维奇理论,确定两帮最大片帮深度、巷道顶板最大冒落高度。设计了巷道支护参数,在现场应用后,巷道围岩稳定,巷道表面满足安全使用要求,巷道支护方案起到了作用。     

深井强动压作用巷道强化控制技术研究及应用

煤系地层围岩软弱,在高地压作用下开采深部煤层时,由于埋深大使得巷道的围岩变形严重,巷道的顶板及底鼓量均大于浅埋深巷道,导致深部巷道围岩稳定性控制与支护的难度加大,影响顶帮的稳定从而使得整个巷道失去稳定。通过分析巷道变形破坏机理,根据锚杆索支护理论与注浆加固理论制定了“巷道扩刷+顶帮分区耦合强力支护+底角卸压与加固+底板注浆加固、底板锚索束+喷射钢纤维混凝土+顶板与两帮高压注浆加固”的高强度联合支护方案,确定了支护参数,有效解决了深井强动压大变形巷道的支护问题。通过对现场进行监测,巷道变形量明显减小,巷道变形得到了有效控制。为同类条件下的深井强动压巷道的全断面支护问题提供了新的思路和方法。     

复合顶板动压巷道变形破坏机理与锚杆支护技术

薛虎沟煤矿为解决复合顶板巷道围岩控制和支护困难,通过理论分析、数值模拟并结合工程实践,对复合顶板巷道变形破坏机理及相应的锚杆支护技术进行了分析及应用。结果表明复合顶板动压巷道围岩变形破坏主要是锚杆支护的主动支护作用效果差,特别是复合顶板岩层节理裂隙发育程度高,会使巷道顶板的稳定性大幅降低;结合矿井实际地质条件,采用锚杆、锚索联合支护技术,提升了锚杆、锚索的预紧力,增强了联合支护的支护强度,提高了联合支护的主动支护效应,可有效控制复合顶板动压巷道围岩的变形破坏。     

含软弱层煤巷顶板动压破坏规律及智能支护设计

运用现场实测、数值模拟等手段,对塔山矿5216巷顶板软弱层分布形态、动压破坏规律进行研究,利用“大同矿区坚硬顶板巷道支护专家系统”进行智能支护设计并进行工业应用。支护方案实践表明,掘-采全过程中,顶板下沉量均在240 mm以下,支护效果良好。     

切顶卸压沿空留巷顶板破坏机理及控制技术

为解决采煤工作面切顶卸压沿空留巷顶板变形破坏等问题,根据柠条塔煤矿S1201工作面实行切顶卸压沿空留巷过程中矿山压力显现规律,建立顶板切缝力学模型,对该矿厚煤层切顶卸压巷道裂隙发育机理及影响因素进行了研究,提出了将巷道划分超前支护区、动压影响区和成巷稳定区以及裂隙发育判据条件。研究结果表明:裂隙发育主要集中在动压影响区;从控制基本顶动压、顶板支护强度和采空区帮侧向压力等方面考虑,采取了增大临时支护距离、加强主动支护强度和优化顶板切缝参数的针对性控制措施,根据现场监测结果巷道中部顶底板移近量由320 mm减至200 mm,且裂隙区内裂隙不再扩展,顶板稳定性控制效果良好。     

弱胶结围岩动压影响巷道预应力钢棒支护技术研究

文中针对王坡煤矿弱胶结顶板围岩及临空多巷布置动压影响巷道的支护难题,采用现场调研、理论分析、数值模拟和井下试验的方法,分析了多次动压影响下巷道围岩的变形破坏特征,提出了巷道支护机理,据此开发了预应力钢棒支护技术并进行了井下试验。研究表明,临空巷道在掘进前已经受到采空区的影响而发生了应力变化及变形,巷道掘进后及相邻巷道掘进影响导致巷道周边塑性区连通导致围岩破坏;通过高预应力钢棒及锚索支护将弱胶结岩层加固为一个整体,抑制围岩的层间错动和裂隙发育,进而保证巷道的完整性和整体承载能力,现场试验表明,巷道变形最大为180mm,能够满足巷道的正常使用。     

沿空留巷顶板下沉变形规律及补强支护控制机理

以大同某矿12~#_-2层307盘区2714巷为工程背景,利用RS2二维有限元数值模拟软件对受切顶动压影响的巷道顶板的变形规律及应力分布特征进行数值模拟分析。通过对顶板应力和下沉变形位移量的变化分析来评价在原支护基础上补强支护锚索、锚杆对顶板变形的控制效果。工程实践和数值模拟结果表明：巷道顶板受切顶动压影响剧烈,原支护控制效果减弱甚至失效,需施加高预应力锚杆、锚索对顶板进行补强支护以保证巷道顶板和上覆岩层的稳定性。利用数值模拟方法可有效模拟并分析巷道顶板受切顶动压影响的变形特征和顶板补强支护的控制效果。     

高预应力强力一次支护理论在多次动压影响巷道中的应用

沁新煤矿2~#煤层顶板为复合顶板,不利于巷道顶板支护,加之前期支护设计不合理,导致该煤层留巷巷道受多次动压影响后变形严重,服务期内多次维修,不仅增加巷道支护成本,而且对矿井生产造成严重影响。为此首先利用地质力学测试和围岩强度原位测试的方法了解围岩的基本形态,并针对原有设计中存在的问题,结合高预应力强力一次支护理论提出支护方案。     

邻空动压回采巷道围岩稳定性控制技术研究

针对小纪汗煤矿11213工作面剩余段回采中邻空巷道动压显现强烈、围岩难以支护的难题,研究了邻空综采工作面采场矿压分布规律,通过分析相似矿井动压巷道治理案例,提出了支承压力叠加区概念及动压巷道“卸-支”围岩控制体系。该体系的关键技术主要包括提前释放动压区集中应力的钻孔卸压技术、加固巷道顶板的高预紧力桁架锚索支护技术和特殊地段的补强加固措施等。结合小纪汗煤矿已有支护经验和具体采矿地质条件,设计了11213综采面回采巷道动压防控支护方案,为邻空动压巷道围岩稳定及11213工作面剩余煤体的安全回采提供保障。     

阳泉矿区锚索支护技术的研究与应用

该项目研究采用数值分析和现场观测的科学方法，对巷道进行了分类，制定了各类巷道的锚索支护参数。对承受二次动压巷道破坏的特点进行了研究，提出了二次动压巷道支护方式和参数。重点研究了Ⅳ类围岩巷道的顶煤冒落机理，确定了Ⅳ类围岩巷道支护方式和参数。完善配套监测技术，系统地进行了顶板离层、表面收敛、锚索（锚杆）受力等测量，获得了大量的数据。