深埋大采高综采面采动巷道底鼓机理及控制研究

围岩稳定性是影响煤矿巷道正常使用的关键,巷道底鼓是制约矿井高产高效的关键因素之一。以宁东矿区梅花井煤矿232204辅运顺槽地质条件为背景,采用现场调研、理论分析、数值模拟的方法研究了巷道底鼓机理。研究发现巷道底板无支护和采动影响是巷道底鼓的根本原因,在原支护条件下巷道围岩呈不均匀收缩状态,顺槽发生挤压流动型底鼓。提出了巷道优化支护方案并进行验证。结果表明：巷道底板最大破坏深度为3.2 m,优化支护后,巷道底鼓量由原支护条件下的1150 mm减小到350 mm,两帮对底板软岩产生的“挤压”效应得到了有效缓解,整体围岩系统在“顶-底-帮”优化支护后能实现长期稳定。     

深井准备巷道底鼓成因及其防治对策

针对陶二矿深部巷道底鼓问题,基于巷道围岩变形破坏机理,通过对巷道底鼓影响因素的理论分析,得出围岩性质、水、采深、地质构造和支护形式是导致底鼓的主要因素,提出采用注浆锚杆和注浆锚索分别控制浅部和深部围岩,使底板岩层形成承载梁,提高岩层的黏聚力和内摩擦角,增强底板整体稳定性。并在南采区轨道上山进行了支护试验,结果表明：顶底板移近量小于300 mm,底鼓量约占顶底板移近量的70%,比原支护减小80%;同时,巷道两帮的变形也得到有效的控制。     

高水平构造应力巷道围岩稳定性数值模拟分析及控制

为了解决高水平构造应力条件下巷道围岩易失稳的难题,采用数值模拟的研究方法,分析了两种支护形势下巷道围岩响应特征,提出了巷道底板采用锚索束注浆加固的治理方案,并结合数值模拟进行现场工业性试验。结果表明:巷道围岩原支护方式对巷道的顶板及两帮起到较好支护效果,但巷道底鼓量较大;在进行底板锚索束注浆加固支护后,顶底板累计移近量为142mm,两帮的移近量为123mm,较原支护围岩断面整体收缩减小48%左右,底板锚索束整体补强作用显著,能够有效控制巷道底鼓增大趋势,保证了巷道围岩的完整性和稳定性。     

半煤岩软底巷道底鼓控制技术

己15半煤岩软底巷道底鼓一直是困扰平煤集团三环公司的重大问题．以该巷道大范围内的岩体为研究对象,通过对巷道底鼓影响因素的理论分析,得出围岩性质、地质构造和支护形式是产生底鼓的主要因素,提出了锚注加固底板控制巷道底鼓的方案,并对其支护加固机理进行了研究分析．采用数值模拟软件,对巷道使用普通锚网支护和锚注支护加固底板的围岩变形破坏规律进行了数值模拟,对锚注加固底板前后围岩的应力、位移及塑性区的变化情况进行了系统的分析．现场结果表明：锚注加固技术显著提高了底板岩体的强度和承载能力,极大的提高了巷道的支护效果,有效的控制了半煤岩软底巷道的底鼓变形．     

半煤岩软底巷道底鼓控制技术

已15煤岩软底巷道底鼓一直是困扰平煤集团三环公司的重大问题．以该巷道大范围内的岩体为研究对象，通过对巷道底鼓影响因素的理论分析，得出围岩性质、地质构造和支护形式是产生底鼓的主要因素，提出了锚注加固底板控制巷道底鼓的方案，并对其支护加固机理进行了研究分析．采用数值模拟软件，对巷道使用普通锚网支护和锚注支护加固底板的围岩变形破坏规律进行了数值模拟，对锚注加固底板前后围岩的应力、位移及塑性区的变化情况进行了系统的分析．现场结果表明：锚注加固技术显著提高了底板岩体的强度和承载能力，极大的提高了巷道的支护效果，有效的控制了半煤岩软底巷道的底鼓变形．     

动压影响下软弱泥岩顶底板巷道支护技术研究

动压影响下软弱泥岩顶底板巷道存在围岩变形量严重问题,制约矿井正常生产。本文在对巷道原支护参数进行详细分析基础上,认为在动压影响下的泥岩顶、底板巷道未对底板进行加固从而引起底鼓量过大是造成巷道围岩变形量过大主要原因。提出采用以锚注技术为核心的巷道支护优化方案,并具体对巷道支护参数及施工工艺进行阐述。现场应用表明,优化后的巷道支护措施有效对巷道围岩进行控制,底板底鼓量控制在10mm以内,确保了巷道使用安全。研究结果可以为类似情况下的其他矿井巷道围岩控制提供一定借鉴。     

深井高水平应力巷道锚注支护治理底鼓数值模拟研究

底鼓治理是巷道支护的难题之一,也是巷道支护的重点和关键。针对深井巷道底鼓治理难题,通过数值模拟分析了底板无支护、锚固支护、锚注支护后围岩应力应变规律,揭示了高水平应力对深井巷道底鼓的影响,验证了锚注支护不仅能够有效控制深井高水平应力巷道底鼓且对两帮稳定影响甚小。     

深部软岩底鼓巷道锚注联合支护技术

为了解决煤矿深部软岩巷道底鼓难以控制的难题,提出了有效控制深部软岩巷道底鼓的注浆锚杆、锚索锚注联合支护方案。根据金龙煤矿南采区轨道上山锚注联合支护实际支护效果,提出了反悬复合拱式底板注浆结构,并分析了结构体的稳定性。结果表明：巷道锚注后,两帮平均移近量仅为35.5 mm;平均底鼓量仅为45.5 mm;顶板基本无下沉。锚注联合支护技术能提高深部软岩巷道岩体强度、改善围岩力学性能和结构、提高围岩的整体承载能力,从而有效地控制了深部软岩巷道底鼓。     

高侧压软岩巷道破坏机理及控制技术研究

为揭示高侧压软岩巷道底鼓和侧鼓的机理,以陕西某铜矿为工程背景,从岩体性质、地应力分布、巷道形状和支护条件等方面进行了理论分析和FLAC3D数值分析。结果表明:巷道底鼓和侧鼓的根本原因是围岩软弱破碎和水平地压大,顶板矢跨比为0.33、底板矢跨比为0.2、侧帮矢跨比为0.09时对控制巷道变形最为有利;与直墙平底三心拱相比,马蹄形巷道顶板下沉量下降为6.8%,底鼓量下降为20.7%,侧鼓量下降为10.7%;与不耦合支护相比,耦合支护使巷道底鼓量降低34.1%,侧鼓量降低41.4%;与底板不支护相比,底板支护底鼓量降低20.4%,侧鼓量降低15.5%。在优化巷道形状的基础上,采用"喷锚网+全断面钢架+架后袋装充填圈"的联合支护方式,顶底板移近量为14.5 mm,两帮移近量为32 mm,能够保证巷道稳定。     

深部软岩大断面巷道底鼓防治技术应用

有效控制围岩变形是矿井深部掘进大断面软岩巷道需要解决的重点问题。针对上庒煤矿11503回风巷掘进过程中巷道底鼓严重的问题,通过分析底鼓影响因素,采取以改善围岩受力、强化围岩支护为核心的底鼓防治技术措施治理该巷道的底鼓问题,具体措施包括：(1)将回风巷区段保护煤柱宽度由6 m增加至10 m,提高煤柱支撑效果并减少煤柱帮、底鼓变形。(2)对巷道原有支护参数进行优化,采用φ22 mm×2 800 mm、φ22 mm×3 100 mm水力膨胀式锚杆对巷帮及顶板进行支护,并强化帮肩及帮角岩体支护,采用φ22 mm×7 500 mm高强锚索强化顶板悬吊作用。(3)对于底鼓严重变形区,采用注浆方式对底板进行加固。现场应用后,巷道底鼓变形得以较好控制,最大底鼓量控制在385 mm以内,底鼓不会给后续掘进、使用带来影响。     

注浆加固技术在防治巷道底鼓中的应用

该文分析了在软岩条件下巷道底鼓及支护失败的主要原因,通过对地质条件、围岩状况、支护型式等条件的综合因素分析,提出了新的支护型式及注浆加固巷道底板,有效解决巷道围岩松软、破碎及水的因素影响,控制了巷道底鼓,保证了巷道稳定,提高了安全可靠性。     

深井软岩巷道底鼓分层锚注支护技术

为了解决桃园煤矿二水平轨道大巷底鼓变形严重的问题,在大量现场调研基础上,得出了巷道围岩应力高、底板岩性差以及底板未采取支护是导致巷道底鼓严重的因素。基于从提高底板强度和整个支护结构体稳定性角度出发,采用钢筋梯子梁配合长1.5、2.5和3.0 m的锚杆组合支护大巷底板,锚杆间距1.1 m,排距0.7 m。矿压观测结果表明：采用分层组合锚杆支护技术后,二水平轨道大巷最大底鼓量不超10 mm,锚杆平均锚固力不大于30 kN,有效解决了桃园煤矿二水平轨道大巷的底鼓问题。     

巷道局部弱支护围岩应力场及稳定性分析

基于圆形巷道局部弱支护力学模型,用自然边界元法推导出围岩内应力函数的边界积分公式,对比分析了底板不支护、底板局部弱支护、巷道全周边弱支护、巷道全周边均匀强支护时围岩内应力随角度的变化规律.采用Burger-creep模型,利用FLAC软件模拟分析了深部弱支护巷道边界位移的蠕变规律、围岩塑性区的分布规律等.研究表明:巷道全周边弱支护时,顶、底及两帮破坏并发,初始阶段两帮蠕变速度最快.巷道局部弱支护时,在弱支护范围的两侧出现水平及垂直位移集中现象,围岩从弱支护部位鼓出.底板局部未支护时,底板破坏严重、底鼓量是全周边弱支护时的5倍,塑性区不断向两帮及顶板延伸;底板不支护或弱支护时,通过顶板强支护并不能抑制底鼓现象.研究巷道局部弱支护现象及其发展过程,对于完善巷道支护设计,有针对性地改进支护结构,具有指导意义.     

综放工作面回风巷底鼓机理与治理技术

为了有效解决常村矿回采巷道底鼓问题,通过分析巷道围岩变形机理及破坏特征,提出了钻孔卸压和钻孔卸压+混凝土反拱+底板锚杆联合支护2种优化方案。现采用FLAC3D软件进行数值模拟,并分析比较了模拟塑性区、位移场的变化情况,对2种优化方案的支护效果进行验证。现场实测数据表明:在采用钻孔卸压+混凝土反拱+底板锚杆联合支护方案后,最大底鼓量为146 mm,仅为原有最大底鼓量的23%,因此达到了控制围岩变形和治理巷道底鼓的效果。     

反悬拱锚注支护在软岩巷道底鼓整修中应用

针对陶二矿南采区轨道上山底鼓严重的问题,基于巷道围岩变形破坏机理,结合该矿井地质条件及支护条件,分析得出了地应力大、岩层扩容变形、巷道两帮移近挤压是导致该巷道底鼓的主要原因,提出采用注浆锚杆和注浆锚索所构成的反向悬吊组合拱对巷道底板进行加固,并在南采区轨道上山进行了支护试验。结果表明：整修后巷道底鼓量小于200 mm、变形速率降至1.7mm/d,满足生产使用要求,反悬拱锚注支护技术可以有效地控制巷道底鼓。     

反底拱在软弱破碎围岩巷道底板控制中的应用

针对软弱破碎围岩巷道易发生底鼓的问题,分析认为软弱破碎围岩巷道由于围岩强度低,裂隙发育且可能受水的影响,不易在浅部形成承载结构,在"强顶强帮弱底"支护条件下,易发生底鼓。提出此类巷道支护应该把底板支护上升到和帮顶支护同等重要的位置,且要尽可能地使底板支护和帮顶支护协调统一起来,形成一个完整的承载体,从弥补巷道围岩承载力短板的角度出发,把反底拱应用到软弱破碎围岩巷道底板控制中,并通过工程实例,详细说明了反底拱的构建过程。     

深部沿空切顶巷道底鼓破坏机制及强化控制技术研究

为解决深部沿空切顶巷道的底鼓大变形破坏及频繁翻修维护问题,分析了深部沿空切顶巷道围岩应力环境的转变特征,基于滑移线场理论建立了不同应力扰动阶段下沿空切顶巷道的底鼓破坏力学模型,研究了不同应力扰动阶段巷道底鼓破坏机制,并开展了底板强化控制试验。结果表明：深部沿空切顶巷道的围岩应力环境转变可分为掘进后切顶前、切顶后一次采动及沿空留巷三阶段;在巷道两侧滑移线场的对称及非对称作用下,三阶段巷道底板分别呈小变形对称底鼓、采场侧高于实体煤侧的非对称底鼓变形及实体煤侧高于采空区侧的非对称大变形底鼓破坏;随采深增加,沿空切顶巷道底板支护荷载增加;底板限制性强化支护底鼓速率下降约33.3%,底鼓量可降低804mm,最适于控制深部沿空切顶巷道底鼓破坏。     

高应力软岩底鼓巷道锚注联合支护技术研究

随着煤矿开采深度的不断增加,高应力软岩巷道底板变形严重,影响了矿井的正常生产。为彻底解决底鼓难以控制的问题,以船景煤矿首采区轨道上山为例,结合现场底板变形特征,利用数值模拟对比分析不同断面形状下的围岩变形,提出了带反底拱的直墙半圆拱形+注浆锚杆索联合支护方案,并且分析了反底拱底板注浆结构体的稳定性。采用该支护方案后,两帮平均移近量仅为82.5 mm;平均底鼓量仅为52.5 mm;顶板无明显下沉量。表明该方案能够提高高应力软岩巷道岩体强度、改善围岩力学性能和结构、提高围岩的整体承载能力,从而有效控制高应力软岩巷道底鼓。     

红旗二矿主斜井巷压治理技术研究

红旗二矿主斜井巷道自开掘以来,巷道两帮变形较大,U钢棚腿发生严重弯曲变形,局部地段底鼓现象严重,最大处底鼓量达到700 mm以上,导致巷道断面严重缩小,影响了矿井正常生产。通过地质资料分析和现场观察,认为主要由底板水、巷道底板岩层强度低且底板无支护、支护结构失稳和壁后处理不当等四个方面的原因造成。针对以上原因分析,提出了固结、强化松软部位围岩,底板加固控制底鼓,重点部位主动支护与被动支护结合,严重地段采用"注浆+锚网索+金属支架"联合支护的方式。通过采用上述联合支护方式,经近两年的实践,红旗二矿主斜井巷道基本趋于稳定状态。     

马头门底鼓机理及防治技术研究

根据麦垛山煤矿副立井马头门围岩地质条件及巷道开挖支护后的围岩变形破坏情况,对其围岩力学性质特征进行了分析研究,揭露了巷道支护中存在的问题。根据马头门巷道底板的变形特征,分析认为造成底鼓的主要原因为底板岩层遇水强度弱化,并在受两帮挤压作用下,底板岩层弯曲变形,进而导致底鼓。基于巷道底鼓机理及原因,综合采取施工反底拱,打底板锚杆和底角锚索以及底板围岩注浆加固的防治技术措施对底板变形破坏进行控制;现场试验表明,该措施条件下底板变形得到了有效控制。