弱胶结软岩巷道围岩应力与位移分布规律及支护技术

针对西部浅埋弱胶结软岩巷道的复杂地质条件,基于X射线衍射试验、电镜扫描、岩石力学物理试验与现场监测,揭示了西部浅埋弱胶结软岩巷道围岩变形破坏失稳机理。根据巷道围岩大变形破坏特征,建立了FLAC3D数值模型,模拟演化了弱胶结软岩巷道的围岩应力位移分布规律和塑性区范围,研究结果表明:弱胶结软岩巷道围岩最大主应力决定了巷道围岩的破坏深度,且随围岩深度近似呈"へ"形分布;巷道围岩不同方向深部变形s与巷道表面距离h呈负指数衰减变化的关系。通过对比分析,数值模拟塑性区范围和地质雷达探测松动圈厚度基本一致,从而为弱胶结软岩巷道围岩稳定性分析及支护加固方案设计提供了科学指导。最后针对弱胶结软岩巷道塑性区范围,提出了"锚网喷主动支护+36U型钢支架+全断面锚注"的联合支护技术,现场监测结果表明改进的支护方案可以有效控制巷道围岩变形及塑性区的扩展,保证了巷道的长期稳定及安全。     

泥质弱胶结软岩巷道变形破坏特征与机理分析

泥质弱胶结软岩巷道开挖后,围岩变形量大、变形持续时间长,巷道变形破坏严重,即围岩顶板下沉、两帮内挤、底鼓、强流变等,极不利于施工安全与围岩控制。基于榆树井煤矿井底车场巷道围岩松动圈测试、地应力测试、岩石力学性质试验、矿物成分分析及围岩变形与支护结构受力监测等地质力学技术手段,探测了泥质弱胶结软岩巷道围岩松动圈范围,掌握了井底车场地应力分布规律,获得了泥质弱胶结软岩的物理与力学特性,揭示了泥质弱胶结软岩巷道矿压显现规律,反映了泥质弱胶结软岩巷道围岩变形与支护结构受力特征,分析了泥质弱胶结软岩巷道变形破坏特征与机理,给出了巷道优化布置与支护对策,并成功应用于工程实践。     

富水弱胶结软岩巷道围岩变形破坏特征分析

弱胶结软岩巷道围岩稳定控制是煤矿安全生产需要解决的一个技术难题。为研究弱胶结软岩巷道围岩的变形破坏特征以及合理的支护技术,以色连二矿12307巷道为研究背景,考虑采空区积水下渗对弱胶结软岩强度的影响,采用FLAC^3D对“锚杆索网”以及“钢筋网+全锚索+混凝土地坪”两种支护方案下弱胶结软岩巷道的应力、变形、塑性区等分布特征进行了数值模拟分析。研究结果表明,常规“锚杆索网”联合支护下富水弱胶结软岩巷道很难维持自身的稳定,其围岩变形量以及破坏范围将随着巷道的向前开挖而持续增长,最终在顶板、底板、两帮出现的最大位移分别为630、410、155 mm,而塑性区深度则可达5.9、4.0、6.0 m。而“钢筋网+全锚索+混凝土地坪”联合支护下,富水弱胶结软岩巷道则在巷道开挖后会迅速保持稳定,并且其在顶板、底板、两帮出现的最大位移分别为37.0、31.2、9.8 mm,塑性区深度仅为2.0、1.5、1.1 m。应用表明,采用“钢筋网+全锚索+混凝土地坪”联合支护能够有效控制富水弱胶结砂质泥岩的泥化现象,有利于巷道的掘进与使用安全。     

深埋弱胶结软岩巷道变形破坏规律与控制对策北大核心

为研究深埋弱胶结软岩巷道的变形破坏规律并确定合理的控制对策,以余吾煤矿南翼总回风巷工程为例,通过改变应变软化模型参数来反映弱胶结软岩的泥化以及膨胀特征,对巷道掘进过程中围岩的应力、变形以及破坏规律展开数值分析,并在此基础上提出了"锚喷+注浆+反底拱"联合支护控制对策。研究结果表明:常规锚喷支护条件下,深埋弱胶结软岩巷道顶底板以及两帮围岩的径向位移将在巷道向前掘进24 m后达到734.2、490.3、549.6 mm,同时,它们的松动区深度将分别增至5.6、2.8、3.0 m,而塑性区深度则扩展至9.5、8.8、13.7 m;而采用"锚喷+注浆+反底拱"联合支护后,巷道围岩径向位移和塑性区深度将分别减小91%~94%和71%~74%,且达到稳定的时间也大大缩短。     

鲁新煤矿弱胶结软岩巷道支护技术

根据鲁新煤矿弱胶结度软岩的特点,在对弱胶结软岩巷道的应变软化和流变特性进行认识的基础上,分析了软岩巷道变形机理和传统支护方式失效的原因,提出了该类软岩巷道支护应遵循的原则,给出了最佳支护时间的确认方法,由此确定了对弱胶结软岩巷道的支护措施。经实践表明,效果良好。     

软岩巷道高强锚杆辅助锚注支护机理及应用

基于软岩巷道变形破坏规律,对高强锚杆辅助锚注支护加固机理进行了研究分析．采用有限差分软件FLAC^2D,对深部软岩巷道使用普通锚喷支护、高强锚杆支护和高强锚杆辅助锚注支护前后围岩变形破坏规律进行了数值模拟,对锚注支护前后围岩的位移及塑性区的变化情况进行了系统分析,并与现场实测结果进行了对比．结果表明,锚注支护利用锚杆与注浆相结合的方法,显著提高了围岩的强度和承载能力,极大地提高了软岩巷道的支护效果,扩大了锚杆的使用范围,能有效控制软岩巷道的围岩变形,具有显著的经济效益．     

深部软岩巷道围岩变形特征及数值模拟分析

针对深部煤矿开采条件下软岩巷道围岩出现持续流变时间长、变形大、地压高、巷道难以维护等特点,首先分析了深部软岩巷道变形特征,采用FLAC^3D数值模拟软件,分析了不同埋深条件下巷道围岩垂直应力分布、水平应力分布以及巷道围岩塑性区扩展规律。研究得出,深部软岩巷道的围岩岩块呈松散破碎形态,相互翻转和滑移,岩体的模量和强度低;随着巷道埋深的逐渐增加,巷道围岩应力集中系数逐渐减小,巷道垂直、水平应力峰值逐渐变大,塑性破坏范围扩展速率逐渐增加。研究为深部软岩巷道支护提供理论基础。     

深部岩巷底鼓机理及底板超挖锚注回填技术

基于深部软岩巷道底鼓问题严重这一状况,以望峰岗矿深部岩巷条件为工程背景,对如何有效控制深部软岩巷道的底鼓问题进行了试验研究,通过对底鼓影响因素的理论分析和原支护效果的数值模拟以及底板岩层移动规律的现场实测,掌握了底板无支护条件下巷道围岩塑性区范围、围岩变形移动规律和巷道周边应力分布状况,提出并试验了控制深部岩巷底鼓的新...     

软岩巷道稳定性分析

基于粘弹性理论,分析了深部软岩巷道的稳定性。采用FLAC3D软件模拟了某地下矿山软岩巷道分步开挖时巷道围岩的力学特性及变化状态,分析了巷道锚注支护前后的应力、应变、塑性屈服情况及巷道支护的效果。结果表明,锚注联合支护对控制软岩巷道的塑性区、大位移量及变形有较好的效果。     

深部高应力软岩巷道断面形状优化设计数值模拟研究

选取矩形、梯形、直墙拱形、马蹄形、椭圆形和圆形等共6种不同断面形状的巷道进行优化研究,基于FLAC3D模拟研究了这6种典型巷道开挖后的巷道围岩变形特征及围岩塑性区分布规律,分析了不同侧压力系数对它们的影响。数值模拟结果表明,巷道断面形状对高应力巷道围岩变形特征及围岩塑性区分布影响较大;根据侧压力系数的大小及主应力方向,圆形、椭圆形为深部高应力巷道最优断面形状,选择圆形、椭圆形巷道可改善巷道围岩应力状态,降低围岩变形量,减少围岩塑性区损伤破坏范围,有利于深部高应力软岩巷道的长期稳定。     

弱胶结软岩巷道支护技术研究

查干淖尔矿辅运大巷、回风大巷变形严重,属弱胶结软岩巷道。由于巷道原支护结构破坏严重,根据现有巷道具体情况,通过优化支护参数,应用软岩非线性大变形理论,提出了弱胶结软岩地层中全岩巷道的支护方案。针对弱胶结软岩的工程特性,水对弱胶结软岩岩性的重要影响,设计了在富水条件下的施工方法,并结合现场监测数据验证了支护方案的合理性。     

不同侧压系数下深部软岩巷道稳定性分析及控制

针对深部软岩巷道围岩大变形、岩体破碎及支护体损坏等控制难题,研究了不同侧压系数下深部岩巷围岩响应特征及支护技术。以邢东矿1126工作面运料车场为工程背景,运用理论分析、数值模拟方法分析不同侧压系数下深部直墙拱形岩巷围岩应力、偏应力第二不变量和塑性区的分布特征,得出深部软岩巷道失稳机制为:开挖引起浅部围岩应力集中、较深部围岩高畸变能积聚→岩层剪切错动→高畸变能释放→扩容大变形。基于提高浅部围岩承载强度,并适度释放围岩高畸变能原则,提出密集长锚杆索+强金属网+二次喷浆的支护技术。井下试验结果表明,该技术能够有效控制深部软岩巷道的变形破坏,保证巷道稳定。     

深部膨胀性软岩巷道变形特征及支护技术

以林南仓煤矿三水平东一胶带通路探巷掘进工程为背景,针对膨胀性软岩巷道难以支护的问题,系统分析总结了该类巷道变形破坏特征,并提出了架喷锚注耦合支护对策,即在该类巷道掘进初期大变形条件下采用承载能力较大的U型钢进行支护,配合喷浆封闭围岩,使U型钢受力均匀,最后注浆提高围岩承载能力的支护方案。运用FLAC3D数值模拟软件,对不同支护方案下软岩巷道的塑性区分布进行了研究。结果表明:架喷锚注支护下膨胀软岩巷道的变形破坏可以得到较好的控制。     

地质软岩矿井巷道支护方法研究

为了合理、有效地控制软岩巷道的围岩变化,必须要从根本上认识软岩巷道的变形与破坏机理,为合理的支护理论与技术提供科学的理论依据。榆树井煤矿根据矿区地质软岩的特点,软岩巷道全断面等强支护方法及锚网索加砌碹支护方式取得良好效果,对邻区矿井软岩巷道的支护具有重要借鉴意义。     

高应力软岩巷道变形破坏机理与控制对策研究

高应力软岩巷道由于地压大、地质条件复杂，预选支护形式往往不尽符合围岩变形、破坏特点。软岩巷道发生底臌及顶板失稳等现象，大多数是由于巷道周边弱支护与局部弱支护造成的。软岩巷道支护是矿山开采等地下工程维护面临的一个技术难题，而巷道底臌又是巷道围岩变形破坏的一种重要的形式。大量实测数据表明，在巷道顶底板移近量中约有50%～75%是由于底臌造成的。严重的巷道底臌,不仅带来了大量的维修工作，增加了巷道的维护费用。分析了高应力软岩巷道局部弱支护机理，阐述了巷道底臌与顶板失稳诱发原因，探讨了软岩巷道的破坏特点和变形规律，提出了一些认识和支护对策，为软岩巷道支护结构设计提供新的参考依据。     

构造作用下弱胶结泥岩巷道稳定性研究

针对构造岩作用下弱胶结泥岩巷道变形大、难控制等特点,以内蒙古西一五间房煤矿为研究背景,根据弱胶结泥的实际埋深(300 m),用侧压系数表示构造应力状态,建立了5组不同构造应力作用下的巷道开挖数值模型,分析了不同地质构造作用下弱胶结围岩巷道变形和塑性区演化规律。研究结果表明:当侧压系数小于1时,围岩塑性区主要发生在巷道两帮,呈蝶形分布,最大变形发生在顶底板;当侧压系数增加到1后,围岩塑性区近似呈圆形分布,随侧压系数继续增加,围岩塑性区主要发生在顶底板上,呈漏斗型分布,最大变形向巷道两帮转移。     

大断面软岩巷道稳定性研究与控制

针对阳煤五矿五采区南回风巷围岩强度较低、巷道稳定性较差等问题,通过FLAC~(3D)数值模拟,分析不同岩性巷道开挖后的应力规律与塑性区分布,研究大断面软岩巷道的变形机理,并对巷道原有支护方案进行优化。由试验巷道现场监测结果可知,优化方案可有效控制试验巷道变形,巷道的整体稳定得到有效保障。     

大断面软岩巷道深孔注浆和注浆锚杆联合支护

基于深部软岩巷道变形破坏规律,对大断面锚网喷巷道适时采用深孔注浆和注浆锚杆联合加固支护,显著提高了围岩的强度和承载能力,有效地控制了软岩巷道的围岩变形,比较适合于围岩松软、大断面巷道的维修加固工程。     

复杂环境下软岩变形破坏机理与控制技术研究

在分析了复杂环境下软岩巷道的强烈持续塑性流变破坏特征和支护异常困难的基础上,对复杂环境软岩变形破坏的应力转移过程和力学机制进行了研究。通过古汉山矿软岩巷道工程实践,控制了巷道强烈变形,保持了巷道的稳定。为类似复杂工程环境软岩分析计算,明确了软岩巷道支护控制对象;提出了塑性区发育控制原则;提出了提高巷道浅部围岩的力学性质和残余强度的支护方法。并为类似条件下的巷道控制提供了成功经验。     

深井围岩采准巷道的变形与破坏

介绍了深井软岩、层理发育岩层巷道的变形与破坏机理，分析了层理发育围岩巷道支护失败的原因及维护手段、软岩巷道变形破坏原因及防治措施；提出了控制围岩变形及适合层状发育与软岩巷道的支护方法。