冲击动载作用下加锚岩体抗冲时效试验研究

冲击动载作用下巷道围岩锚固承载结构的破坏是深部煤炭资源开采的突出问题,深入研究动载作用下锚固围岩的抗冲机制具有重要意义。采用分离式霍普金森压杆研究了冲击动载作用下无锚、端锚、全锚和全锚+柔性锚杆4种锚固岩石试件的冲击破坏响应,获得了不同锚固岩石动态应力应变曲线,分析了锚固方式对加锚岩石试件动态裂纹扩展发育的影响,通过对比锚固岩石冲击破坏过程中锚杆与岩石的动态应变演化特征,结合锚固界面滑移破坏形态,提出了锚固岩石抗冲时效的概念,并以锚杆与岩体两者协同变形为原则提出冲击动载作用下保障锚固围岩稳定的合理建议。研究结果表明:(1)冲击动载作用下锚固岩石应力应变曲线呈"闭口型",锚固岩石动态强度与应变峰值的排序为:无锚岩石<端锚岩石<全锚岩石<全锚+柔性锚杆岩石;(2)冲击动载作用下锚杆与岩石之间的变形可分为"协同变形阶段"、"不协同变形阶段"和"失效阶段",其中锚固岩石在前两个阶段抵抗动载冲击的作用为"抗冲时效";(3)锚固岩石抗冲时效与岩石/锚固剂和锚固剂/锚杆之间不协同变形直接相关,提高岩石、锚固剂和锚杆的抗滑移特性及协调变形能力可有效延长锚固岩石抗冲时效的时长,降低冲击...     

组合锚注支护在深部大断面巷道围岩控制的应用

深部大断面巷道围岩严重变形影响煤矿回采效率,主要原因为埋深变大,围岩应力过大,导致支护传统支护措施无法满足要求。针对以上问题,拟采用组合锚注技术进行支护,阐述了两种中空注浆锚杆施工工艺,采用数值模拟方法分析了传统端部锚固和中空注浆锚杆锚固措施下巷道围岩应力、应变情况,对现场组合支护措施实施后情况进行了效果考察,得到以下结论：(1)组合锚注技术中端锚式中空注浆锚杆锚固大于涨壳式中空注浆锚杆锚固极限拉拔应力,前者是后者极限拉拔应力的1.5倍;(2)数值运算分析,深部采用传统端部锚杆锚固技术顶板最大位移量为140 mm,顶板破损严重;中空注浆锚杆锚固顶板最大位移量60 mm;中空注浆锚杆锚固技术支护效果更佳;(3)通过对比传统支护措施和组合锚注支护措施分析,传统锚固支护区域深部最大位移量420 mm,中空注浆锚固区域深部最大位移量120 mm,中空注浆锚固支护效果明显。研究结果表明,组合锚注支护技术有效控制了大断面巷道围岩变形严重问题。     

井底大断面关键永久硐室围岩变形机理及其控制技术

为解决井底大断面换装硐室一次支护围岩大变形问题,基于成庄煤矿大断面硐室围岩地质力学条件和变形特征,采用理论分析、数值模拟和现场试验的方法从大断面硐室围岩应力分布特点和支护承载结构稳定性两方面分析了大断面硐室围岩变形破坏的原因,并针对硐室围岩变形破坏的特征及其控制要求,研究提出在注浆原位加固提高原有锚网支护与围岩共同形成的支护承载结构完整性和强度的基础上,进一步采用全长预应力锚固强力锚索增强支护承载结构的稳定性的技术方案,对成庄矿井底大断面关键永久硐室进行二次加固。试验结果表明,巷道围岩变形量为8mm,底鼓为13mm,有效控制了硐室围岩的大变形。     

深部硐室围岩破坏原因与稳定性控制技术

煤矿开采逐渐转向深部,深部硐室围岩大变形特征给硐室群稳定性控制带来很大难度。根据深部大断面硐室围岩力学特征及变形特性,通过地质条件分析、原岩应力测试、岩石微观组分分析,对深部硐室围岩破坏的影响因素进行了总结,以抗让结合的原则,提出深部构造复杂区域大断面硐室围岩稳定性控制对策。采用关键部位耦合支护控制技术+底脚锚杆+全断面锚索加强支护对深部大断面硐室进行强抗微让的强力支护方式,在葛亭煤矿230扩容泵房硐室成功应用,并对泵房硐室围岩收敛变形、锚杆索工况、离层进行了长期监测,围岩顶底板移近量仅12.5 mm,两帮内移量7.5 mm,锚杆索受力均匀,内外离层较小,完全满足矿井安全生产需要。     

深部大断面软岩硐室加固技术研究

深部大断面软岩硐室具有围岩破碎、断面大、应力大等特点,其支护维护困难.以某矿变电所为研究对象,通过理论分析和数值模拟研究了深部大断面软岩硐室的破坏特征,分析了“喷 锚 注”加固技术的机理,并提出了“三喷＋锚固＋注浆”的 支 护 方 案.监 测 结 果 表 明,大 断 面 软 岩 硐 室 经 过“喷 锚 注”支护后,两帮最大移近量为１０８．９mm,顶、底板最大移近量为１０９．５ mm,软岩硐室变形较小.实践表明,“喷 锚 注”加固技术可以有效地维护深部大断面软岩硐室的稳定,对解决相似地质条件下的深部大断面软岩硐室及巷道支护提供了借鉴,为深部大断面软岩硐室及巷道支护稳定性控制难题有重要的实践意义.     

大断面硐室锚喷注联合支护技术

为解决大断面绞车房硐室支护难度大且变形严重的问题,以中泰矿业三水平轨道绞车房为研究对象,运用FLAC3D软件分别分析了绞车房硐室在锚杆、锚索联合支护和锚喷注联合支护状态下围岩的稳定性,对锚喷注联合支护技术进行了现场试验。研究结果表明:锚杆、锚索联合支护条件下硐室两底角受到较大的水平应力,竖直应力集中于底板,这是原支护条件下U型钢破坏和底鼓的原因;锚喷注联合支护技术下硐室各方向上的围岩应力相对均匀,硐室两帮移近量为43 mm,顶底板移近量为21 mm,硐室围岩变形得到了有效控制。     

锚网喷注联合支护技术在硐室修复加固中的应用

随着国家对矿产资源的开采逐渐向深地延伸,如何控制硐室大变形,确保支护结构的有效性成为深部软岩硐室支护的首要问题。本文以广西某复杂地质条件地下锰矿大断面硐室为工程背景,基于现场监测硐室大变形破坏及支护失效,运用FLAC3D精细化模拟了硐室围岩破坏变形的演化规律,讨论了地层侧压力、岩体软化系数、不同支护形式3个因素对硐室围岩变形、塑性区范围等的影响规律,基于此,论证了锚网喷支护对深部硐室支护具有明显的局限性,而锚网喷+锚注联合迭加支护技术是一种行之有效的围岩控制方式。监测结果表明：采用锚网喷+锚注联合迭加支护技术能够有效地控制深部硐室大变形,能保持硐室的长期稳定与安全。     

深部高应力硐室支护技术应用与实践

恒源煤矿-720 m水平变电所泵房由于该处巷道布置密度大,围岩应力比较复杂,各巷道施工时会相互扰动,造成硐室发生持续变形与破坏。为了控制深部高应力大断面硐室破坏,结合加固支护实例,提出了锚梁网喷一次支护,锚索、注浆二次支护的联合支护技术,有效地控制了硐室的变形,围岩稳定效果良好。     

深部大断面软岩硐室支护技术优化及应用

为解决深部大断面软岩硐室急剧变形失稳问题,以朱集西煤矿西翼11煤运输大巷机头硐室为研究对象,采用理论分析与数值模拟的方法,对4种不同支护方案及不同支护结构(锚杆支护、锚杆+喷层支护、锚杆+锚索支护、锚杆+锚索+喷层支护)的围岩塑性区破坏深度与位移进行分析,得出方案三锚网喷初次支护+预应力锚索二次支护为最优方案。工程实践表明,采用耦合支护方案三后,支护结构的整体性承载能力和围岩的自承能力提高,机头硐室两帮移近量为25.98 mm,顶底板移近量为43.45 mm,有效控制了深部复合围岩的大变形失稳问题,保证了巷道围岩的长期稳定。     

特大断面硐室软岩变形机理及控制

为了有效控制王庄煤矿支架换装硐室围岩的变形破坏,分析了特大断面硐室围岩变形破坏机理.认为断面大、岩性差、二次应力高及支护参数不合理是围岩变形破坏的主要原因,并提出了“及时支护,高强、高预紧力长锚杆、注浆锚索、长锚索分层协调支护”的特大断面硐室支护技术.在王庄煤矿断面96 m2的特大断面支架换装硐室成功应用.     

深井大断面“三软”硐室全断面二次锚注加固试验研究

为了更好地解决深井大断面"三软"巷道或硐室围岩难支护问题,基于赵庄煤矿盘区泵房的地质条件和变形破坏特点,提出了由初次高性能锚网喷支护和二次锚注支护组成的动态迭加耦合支护技术方案,并给出了详细的技术参数。研究结果表明:通过二次锚注加固,可形成积极主动有效的全断面锚注支护结构和多层组合拱(梁)结构,实现与巷道围岩的共同承载,提高了支护结构的整体性和承载能力,并使支护体内锚杆、锚索均转化为全长锚固,能够保证硐室围岩和支护结构较长时间内的稳定。工程应用实践表明,全断面二次锚注加固技术有效地控制了硐室变形,支护效果良好,具有良好的技术推广价值。同时,也为其他"三软"巷道或硐室的支护设计与施工,提供了理论依据和实践参考。     

高应力超大断面硐室围岩控制对策研究

针对深部高应力超大断面硐室围岩易失稳的问题,以红庆河煤矿设备换装硐室为工程背景,采用FLAC3D数值模拟软件分析了在低扰动掘进条件下超大断面硐室的围岩应力分布特征及变形规律,结果表明：高应力条件下,超大断面硐室塑性区范围明显变大,硐室帮部及底板相对于顶板更容易发生失稳,并提出强力一次全断面支护对策,底板锚索采用水泥灌浆实现全长预应力锚固。现场实践表明,硐室围岩稳定,变形量控制在30mm以内。     

冲击载荷作用下巷道支护方案优化研究

针对老虎台矿深部开采矿震频繁的问题,对动静载耦合作用下的巷道支护方案进行优化。建立了动静载耦合作用下的数值模拟,分别对巷道在"无支护"、"锚杆+锚网支护"、"锚杆+锚网+U型棚复合支护"和"锚杆+锚网+O型棚复合支护"4种支护方案进行冲击载荷模拟,"锚杆+锚网+U型棚复合支护"方案巷道围岩的破坏深度为1~1.7 m,围岩受力均匀、破坏范围较小,对围岩控制的整体效果较好。对不同动载荷大小条件下的支护效果进行模拟,当动载荷大于70MPa时,巷道的围岩破坏范围超过了锚固区域,围岩的应力条件变差,巷道易发生失稳。该支护条件下动载的极限承载能力为70 MPa。     

赵楼矿深部软岩巷道变形破坏机理及控制技术

基于赵楼煤矿井底车场巷道围岩矿物成分分析、室内岩石力学试验、巷道地应力测试、围岩松动圈测试等巷道地质力学测试技术手段,深入揭示了深部巷道围岩变形破坏机理;针对赵楼煤矿深部巷道低围岩强度与高应力的支护难题,提出了以内注浆锚杆为核心的锚杆+锚索+锚注“三锚”联合支护体系;为反映深部巷道、硐室开挖后围岩的变形特征与支护结构受力情况,对巷道围岩收敛变形与锚杆受力情况进行了实时监测.监测结果表明,采用“三锚”联合支护体系能够有效地控制深部巷道围岩的大变形及底鼓,保持了巷道的长期稳定与安全.     

深部大断面硐室围岩控制技术

针对某矿架空乘人装置人车深部大断面硐室围岩控制难度大的问题,提出了二次全断面支护方法,基于FLAC2D数值模拟得出了二次支护在变形剧烈阶段到变形平缓阶段的拐点进行为宜,锚网支护中锚杆(索)预紧力应合理匹配,对架空乘人装置人车硐室实施二次全断面支护后,硐室围岩变形量小,围岩变形得到有效控制。     

高强稳定型锚网索耦合支护在大断面硐室中的应用研究

针对硐室围岩岩性差、原有支护设计不合理、无控制底板措施、高地应力作用下硐室围岩发生局部变形破坏。采取在原有一次锚网支护的基础上,采取二次锚网支护加固技术,并针对支护承载结构的薄弱部位,采用锚索对锚网支护形成的承载结构进行结构补偿的支护方式,有效的控制了硐室围岩变形,锚杆失效和载荷分布不均造成的支架承载能力降低。     

锚网索喷联合支护在大断面硐室施工中的应用

某矿Ⅱ61下运输下山架空乘人硐室为深部大断面硐室,围岩破碎强度低,大断面硐室由于跨度大,施工工艺复杂,必须合理支护设计与施工.经过对砌喧支护、锚网索喷联合支护对比,决定采用锚网索喷联合支护施工,现场进行工业性实验,结果表明了硐室在锚梁网索喷联合支护下,硐室围岩变形得到了有效控制.     

地下矿山大断面软弱围岩硐室变形机制与支护方法研究

大断面破碎软弱围岩硐室的支护一直是地下矿山开采的难题。基于此,本文以贵州烂泥沟金矿硐室大变形为工程背景,通过现场实测资料、采用理论计算和地质环境分析,揭示了底板和两帮变形机理:巷道在垂直及水平高应力作用下,呈现由两组优势节理组成的菱状空间破裂特征,在采动爆破震动影响下,围岩应力二次分配,使塑性区持续向深部拓展,降低了支护锚固力效果,从而导致围岩变形严重。基于支护理论,本文提出了顶板采用补强锚索+注浆+喷锚网,两帮采用补强树脂锚杆+锚索+壁厚注浆+喷锚网,底板采用反拱+注浆的联合支护方式。现场实测表明,这种联合支护方式与原始支护方式相比,对硐室长期稳定性控制具有良好效果。该研究可为深部复杂地质条件下的巷道变形加固提供借鉴。     

大断面硐室围岩塑性区变形及稳定性控制

针对蓄水电站排水大断面硐室围岩塑性变形失稳问题,采用现场调研与弹塑性理论及损伤理论相结合的方法,建立了支护作用下硐室围岩变形力学模型,推导出了围岩塑性区半径及其变形解析解,并运用算例分析了围岩塑性区半径及变形演化规律。同时,采用钻孔窥视仪探测了大断面硐室围岩破坏特征,提出了采用浅部锚固-深部悬吊与注浆相结合的支护方法对大断面硐室围岩的稳定性进行控制。经现场实践表明,该方法能够使大断面硐室围岩变形及整体性得到有效控制,围岩的稳定性得到保障。     

大断面软岩硐室稳定性控制技术

为解决大断面软岩巷道控制难度大的问题,基于弹塑性理论,分析了硐室断面尺寸和支护阻力对大断面软岩硐室围岩变形破坏的影响特征。以新上海一号煤矿主井箕斗装载硐室为工程背景,在岩石抗压强度、围岩松动圈厚度和围岩强度测试的基础上,采用FLAC3D有限差分软件对3种不同支护方式下硐室围岩的变形破坏规律和塑性区发育情况进行模拟计算和分析。结果表明:与传统的锚杆索支护相比,锚索+格栅钢筋混凝土联合支护结构具有更好的整体性能,支护后的硐室围岩塑性区和表面变形明显减小。现场工业性试验表明:中室围岩最大内挤变形量仅为5.5 cm,且支护稳定后,围岩应力较小,硐室围岩稳定性得到充分保证。