夜长坪矿软岩巷道围岩变形机理及控制

基于巷道围岩的物理、力学性质的实验室测试以及现场围岩变形的监测结果,探讨了软破围岩条件下巷道变形破坏机理和特征。通过室内试验和井下巷道试验研究了围岩的膨胀变形规律、钢纤维混凝土和高强度锚杆的力学特性。以围压恢复加固理论为指导,采用物理模拟和数值分析对支护参数进行优化,提出了带有顶、底拱的全封闭强化支护的主动和被动联合支护控制技术。工业试验结果表明,软破围岩条件下的巷道工程采用该类联合支护技术能够有效地控制巷道地压,提高了巷道抗变形能力,延长了安全稳定期。     

喷射钢纤维混凝土在鹤煤八矿深部软岩巷道支护中的应用

对钢纤维混凝土与素混凝土的整体力学特性进行了对比分析,研究了钢纤维的阻裂、增强、增韧机理。针对鹤煤八矿深部软岩巷道变形特点,分析了巷道变形破坏原因,提出通过素喷混凝土中掺入适量钢纤维的方法来改善混凝土的整体力学性能,使之更好地适应软岩巷道大变形的需要。借助数值模拟软件FLAC3D对支护方案进行了对比分析,并提出了合理的支护方案。该方案在鹤煤八矿3105岩中巷试验获得成功,取得了良好的技术经济效益。     

赤峪矿深部底抽巷钢管混凝土柱底鼓治理研究北大核心

针对深部高应力巷道底鼓严重的问题,以赤峪煤矿北一采区北翼4#底抽巷为例,研究底抽巷在高应力作用下底板发生非线性大变形的规律,分析巷道底板围岩挤压破坏机理,提出了巷道底板钢管混凝土柱治理底鼓技术;通过数值模拟的方法,分析了底板钢管混凝土柱不同支护长度、角度、排距对巷道底鼓治理的影响。试验结果表明:高应力场、岩体强度低、底板围岩浸水软化以及原支护结构存在缺陷等是导致巷道产生强烈底鼓的主要原因;增强底板围岩支护强度、防治地下水对围岩的渗透以及抑制主动滑移区的滑移变形是治理挤压流动性底鼓的关键;钢管混凝土柱具有强度高、刚度大、抗剪性能好的特点,能有效增强底板围岩支护强度、抑制围岩的挤压变形;底板每排布置2个钢管混凝土柱,长度为6 m、倾角为30°、排距为1.2 m时,对底鼓的控制效果最优。经现场试验验证,钢管混凝土柱治理底鼓技术能有效控制该类巷道底鼓。     

巷道钢纤维硅粉混凝土喷浆支护试验与应用

为解决普通混凝土喷浆支护浆体开裂、巷道变形严重的问题,提出采用钢纤维硅粉混凝土对其进行湿喷支护。通过试验研究钢纤维掺量与形状、硅粉掺量和减水剂掺量对混凝土抗弯强度的影响规律,得出最佳的钢纤维硅粉混凝土配比,应用于某矿的回风斜井喷浆支护。结果表明：波浪型钢纤维对混凝土抗弯强度提高能力远大于平直型钢纤维,最佳的波浪型钢纤维掺入率为1.5%,最佳的硅粉掺量为替代水泥掺量的10%,最佳减水剂掺量为0.6%。通过喷层应力监测和围岩变形观测证明了钢纤维硅粉混凝土喷浆支护控制巷道围岩的可行性.     

超厚易自燃煤层回采巷道围岩控制技术

为了实现对超厚易自燃煤层回采巷道围岩的有效控制,提出了锚网索喷联合支护技术;喷射混凝土对巷道围岩加固、密闭的作用明显,但其早期强度较低,制约了整体支护效果的发挥,为提高喷射混凝土早期强度,进行了速凝剂最佳掺量的试验研究。以超厚高瓦斯易自燃煤层回采巷道为研究对象,利用Midas/GTS3D4.0数值分析方法,确定了联合支护的设计参数,并进行了井下工业试验。巷道围岩变形监测和钻孔窥视结果表明,采用所确定的速凝剂最佳掺量和锚网索喷联合支护方案,有效控制了巷道围岩变形,可确保该类巷道围岩稳定,满足安全生产要求。     

深部大变形软岩巷道返修支护对策研究

淮南矿业集团望峰岗矿-817水平内水仓埋深约850 m,虽经多次返修,但其围岩难以维护稳定.根据地应力场和巷道变形破坏原因的分析,对该水仓巷道原支护方案进行了调整,在返修支护方案中增加了底部反拱,并采用钢纤维混凝土喷层.利用FLAC软件的用户自定义损伤本构模型（UDM）对无支护、原支护方案以及返修支护方案的深部开挖损伤区进行了数值分析,结果表明返修支护方案可以减小开挖损伤区.现场试验结果表明,返修支护方案能够维持围岩巷道的稳定.     

深井软岩巷道合理支护方案优化研究

为解决深井煤矿软岩巷道支护变形破坏与支护结构失效问题,基于理论分析、试验模拟与围岩松动圈测试等技术手段,提出"锚网喷初次支护、预应力锚索二次支护、二次注浆、底板锚注"分步联合修复技术方案。采用数值模拟方法验证分步联合修复技术方案的合理性。数值模拟结果表明:随着支护强度的提高,围岩的整体强度有所提高,有效地控制了巷道围岩塑性区的损伤扩展和围岩大变形。     

极不稳定煤层巷道围岩变形控制技术及其应用

针对郭家地煤矿极不稳定煤层巷道破坏严重的问题,分析了巷道围岩受力和变形特征,提出原支护失效的原因,即巷道煤层厚度变化较大、矿山压力显现规律不易确定、支护系统没有起到主动承载和控制围岩变形的作用、工程条件复杂和底板遇水容易膨胀.采用UDEC数值模拟软件对不同支护方案进行模拟分析,提出使用高强度锚杆支护方案进行巷道施工.现场监测结果表明,高强度锚杆支护能减小巷道围岩应力集中和围岩破碎区范围,提高围岩强度、初期支护刚度、支护阻力和承载结构稳定性,有效控制巷道围岩变形破坏.     

深部软岩巷道锚固结构失稳机理及支护技术研究

针对深部软岩巷道锚固承载能力易折损,导致围岩结构失稳损坏的问题,研究其支护加固技术。首先描述了围岩失稳机理,对锚固结构强度弱化与承载能力衰减进行分析,然后根据巷道围岩锚固结构失稳过程、原理与失稳控制机理,提出一种支护技术方案,并将该结构支护补偿策略应用于煤矿某巷道围岩锚固结构失稳点,结果表明该方案能有效控制软岩巷道围岩变形。     

大断面软岩斜井高强度钢管混凝土支架支护技术

查干淖尔矿主斜井泥岩段围岩变形量大,速度快,巷道支护困难,结合主斜井泥岩段膨胀性软岩的工程地质条件和围岩变形特征,并结合主斜井泥岩段的巷道围岩变形特点,设计了高强度钢管混凝土支架支护方案,其中,巷道断面采用马蹄形,钢管混凝土支架主体钢管选用194 mm×10 mm无缝钢管,充填C40钢纤维混凝土,辅助金属网支护和混凝土喷层支护。通过数值分析可知,主斜井泥岩段开挖后及时施加钢管混凝土支架支护方案,钢管混凝土支架承载能力大,能够提供强大的支护反力,限制巷道围岩向巷道空间的移动,保证巷道围岩稳定和支护结构可靠。通过巷道施工和现场监测分析可知,大断面软岩巷道高强度快速支护方案易于施工,能够维持主斜井泥岩段软岩巷道围岩的稳定。     

层布式钢纤维混凝土弯拉强度的试验研究

对层布式钢纤维混凝土的弯拉强度进行了试验研究,并对其增强机理做出了简要的分析。     

钢纤维混凝土破坏机理及力学性能试验

通过分析比较素混凝土和钢纤维混凝土的破坏机理,讨论了钢纤维的加入对混凝土的整个破坏过程的影响,钢纤维的掺入对基体的增强机理和横跨于裂缝间的钢纤维对裂缝发展的约束作用。结果表明:钢纤维对混凝土的阻裂作用很明显,而对混凝土起裂的限制作用不明显。对钢纤维掺量为30 kg/m3的钢纤维喷射混凝土进行现场喷射大板切割试件力学性能试验,研究其立方体抗压强度、轴心抗压强度和劈拉强度,并在试验分析中导入标准差系数对试验数据的可信度进行评价。     

钢纤维混凝土的增强机理与断裂力学模型研究

钢纤维因其能为基体裂纹提供桥联而经常被用于增强水泥基材料。为了更好地了解钢纤维混凝土这类复合材料的断裂行为，重点讨论了钢纤维混凝土的增强机理以及裂纹尖端微裂区的力学行为。在一系列理论分析与实验观察的基础上，提出了一个新的钢纤维混凝土材料断裂力学模型，给出了一些有工程实用价值的结论。     

钢纤维掺量对自密实钢管混凝土柱轴压力学性能影响研究

为提高钢管混凝土柱轴压承载力,在自密实混凝土中掺入钢纤维,研究不同钢纤维掺量对自密实钢管混凝土柱轴压力学性能的影响。通过设计正交试验,研究3组钢纤维掺量对自密实混凝土强度的影响,并为钢管混凝土钢纤维用量提供依据;对钢纤维组、普通组自密实钢管混凝土柱进行轴压试验,研究钢纤维对自密实钢管混凝土柱轴压力学性能影响;基于ABAQUS建立26组不同钢纤维掺量钢管混凝土柱模型,根据现场试验结果验证模型的正确性,分析其中6组钢纤维掺量对其轴压性能的影响,并建立不同钢纤维掺量下钢管混凝土柱轴压承载力计算公式。结果表明,2%掺量钢纤维对自密实混凝土强度增长的贡献较为显著,并能提高约4%自密实钢管混凝土柱轴压承载力,为最适宜掺量。提出考虑钢纤维掺量对钢管混凝土强度提高的计算式,与试验结果吻合良好。     

钢纤维混凝土动态特性三轴试验研究

针对目前钢纤维混凝土试验研究大多局限于静态或动态单轴应力状态的情况,开展了钢纤维混凝土三轴动态特性试验研究,根据得到的试验数据,分析了三轴状态下纤维混凝土的应力-应变关系曲线特点,讨论了纤维体积率、侧向围压等对钢纤维混凝土动态极限抗压强度、变形特性的影响,得出了钢纤维体积率1%~2%时增强效果最好等重要结论。     

钢纤维喷射混凝土配合比设计研究

依据L16(45)正交表为设计蓝本,考虑水灰比、沙率、速凝剂、钢纤维、减水剂等五种因素对钢纤维混凝土性能的影响,通过正交试验配合比,得到一些钢纤维混凝土的基本性能信息。提出一种关于水灰比和钢纤维关系的强度计算公式,得到钢纤维喷射混凝土配合比设计的一般规律。     

粗短钢纤维混凝土动力性能研究

钢纤维混凝土(SFRC)的静力性能已被广泛研究,但有关动力性能方面的文献仍较少。SFRC的动力性能受钢纤维的特性(几何形状与强度)、钢纤维的掺量、分布以及基体混凝土性能的影响。为方便研究,借助于一个简化的细长杆模型,导出了粗短钢纤维变形运动时的基本微分方程。重点研究了动载作用下,大体积粗短钢纤维混凝土结构内部的应力分布。     

钢纤维混凝土在深井软岩硐室砌碹中的应用

该文以-1030压风机硐室砌碹工程C50钢纤维混凝土为例,对钢纤维混凝土在深井软岩硐室支护中的应用,从原材料的选用及施工工艺等方面进行阐述。     

钢纤维喷射混凝土试验研究

钢纤维喷射混凝土具有普通混凝土无法比拟的优点，但在安庆铜矿是一门新技术、新工艺。为了将该技术在安庆铜矿进行推广，选择安庆铜矿-560mm^2#-4采场出矿进路作试点，进行支护试验研究。结果表明，钢纤维喷射混凝土支护比钢筋混凝土支护工期快2倍，总成本低50％以上。