深部软岩巷道围岩稳定性综合分析及支护实践

针对城郊煤矿深部巷道围岩变形破坏现象,分析了深部巷道围岩工程地质特征,得出巷道围岩处于极不稳定状态,显现出较明显的高应力软岩巷道的变形破坏特征;数值计算结果表明,巷道四周角部位置形成了4个高剪应力区,剪应力约为2.1 MPa;而巷道底板所受剪应力较小,为0.1 MPa,但受底板两侧高剪应力区的影响较大。选取锚杆预紧力与锚索预紧力协同作用的支护方式对深部巷道围岩进行支护设计,不仅能够有效控制围岩的变形,而且能够使巷道围岩快速达到稳定,实现控制围岩大变形的目的。现场应用监测验证了协同支护方式对巷道的变形起到较好的控制作用,体现出预应力锚杆(索)的主动支护作用。研究结果对城郊煤矿深部延伸巷道围岩支护方式的选择具有重要的参考价值。     

深部软岩巷道卸压支护技术研究

针对深部软岩巷道围岩应力高、松动范围大、围岩变形严重的特点,应用深部巷道围岩控制"内、外承载结构"耦合稳定原理,分析了水井头煤矿-500水平412下山巷道破坏原因,提出了深部软岩巷道卸压支护技术.该技术采用围岩卸压、锚梁网喷支护和U型铜支护控制外承载结构移动过程,采用围岩注浆和锚索加强支护促使外承载结构稳定.现场支护试验表明该技术能够保证巷道围岩的长期稳定,并取得了很好的经济效益.为同类软岩巷道支护提供了借鉴.     

邢东矿深部回采巷道围岩塑性区“蝶形”扩展特征及稳定性控制

深部回采巷道围岩塑性区分布特征是围岩稳定性控制的关键。以邢东矿深部回采巷道为研究背景,根据巷道围岩"蝶形"塑性区理论,结合数值模拟分析发现,邢东矿2225工作面运输巷受采动应力影响后围岩塑性区出现了"蝶形"扩展的特征。通过研究深部条件下不同支护阻力对巷道围岩塑性区的影响,提出深部巷道围岩的稳定性控制思路:提供适当支护阻力减小围岩拉伸破坏,保证巷道围岩塑性区内破碎岩体的稳定性;制定了针对邢东矿2225工作面运输巷围岩"蝶形"塑性区特征的支护方案。该方案现场应用效果良好,为深部回采巷道围岩稳定性控制提供一定借鉴。     

深部半煤岩回采巷道围岩破坏特征及支护技术

为研究深部半煤岩回采巷道围岩破坏特征,以某矿半煤岩回采巷道的具体工程地质为背景,利用弹塑性力学知识求解并绘制了该半煤岩体巷道围岩破坏状况,并运用FLAC3D建立了深部半煤岩巷道的三维数值计算模型,分析了不同支护方案作用下巷道围岩的变形破坏规律,优化了巷道支护方案与参数,提出深部半煤岩巷道围岩控制的"高强度预应力锚网索+横纵梯子梁"的联合支护方案,并在现场进行了施工与监测。结果表明:采用优化后的支护方案有效的控制了深部半煤岩巷道围岩的变形破坏,确保了深部半煤岩巷道围岩的稳定。     

深部巷道不同支护形式的对比计算分析

为获得深部巷道的合理支护方法, 针对平煤四矿深部巷道, 采用ANSYS软件, 对被动支护、底板开放式锚杆组合拱支护、全断面预应力锚杆支护、关键部位加强支护等不同支护形式进行了对比计算分析。计算结果显示, 支护阻力大于0.2 MPa之后对巷道变形的控制作用较小, 仅通过提高被动支护阻力难以控制巷道变形; 与底板开放式锚杆支护相比较, 全断面预应力锚杆支护可显著减小巷道变形, 利于围岩承载结构的形成; 关键部位锚索支护可减小围岩应力集中程度, 同时使深部围岩承担荷载, 提高浅部围岩稳定性。综合分析得知, 对于深部巷道需采用强化支护结构强度、调动围岩承载能力、关键部位加强支护、全断面预应力锚杆支护等手段。     

深部复合岩层巷道围岩控制技术

针对深部矿井岩石巷道围岩整体变形量大、持续时间长、局部破坏严重的支护难题,以朱集矿-965东翼轨道大巷为工程背景,在进行系统地质力学测试、围岩变形破坏特征分析、支护形式选取与现场试验的基础上,对深部高地应力复合岩层巷道围岩控制技术进行研究。通过优化锚杆支护参数、合理选择护表形式与构件,实现了深部复合岩层巷道围岩的一次主动支护,有效控制了深部巷道围岩的长期持续变形,改变了深部岩巷"前掘后修、反复维修"的局面,取得了良好的现场应用效果。     

深井高地应力复合岩层巷道围岩控制技术研究

针对深部矿井高地应力巷道围岩整体变形量大、持续时间长、局部破坏严重的围岩控制难题,以深井大倾角、复合岩层巷道掘进为工程背景,在进行系统地质力学测试、围岩变形破坏特征分析、支护形式选取与现场试验的基础上,对深井超高地应力巷道围岩控制技术进行研究。通过优化锚杆支护参数、合理选择护表形式与构件,实现了深部高地应力复合岩层巷道围岩的一次主动支护,有效控制了深部高地应力巷道围岩的长期持续变形,改变了深部岩巷"前掘后修、反复维修"的局面,取得了良好的现场应用效果。     

朱集矿深部高地应力复合岩层巷道围岩控制技术研究

针对深部矿井高地应力作用下,岩石巷道围岩整体变形量大、持续时间长、局部破坏严重的支护难题,以朱集矿-965东翼轨道大巷为工程背景,在进行系统地质力学测试、围岩变形破坏特征分析、支护形式选取与现场试验的基础上,对深部高地应力复合岩层巷道围岩控制技术进行研究。通过优化锚杆支护参数、合理选择护表形式与构件,实现了深部高地应力复合岩层巷道围岩的一次主动支护,有效控制了深部高地应力巷道围岩的长期持续变形,改变了深部岩巷"前掘后修、反复维修"的局面,取得了良好的现场应用效果。     

深部高地应力软岩巷道支护技术研究

针对深部高地应力软岩巷道支护技术难题,选取红四煤矿+280m水平西翼轨道石门作为研究对象,开展了巷道围岩地质力学参数测试,对巷道围岩岩性、围岩强度、地应力参数进行测试分析,并基于测试分析结果提出了深部高地应力软岩巷道控制原则,确定了合理支护参数并应用于现场实践。由现场实测可知,该控制技术能够有效控制深部高地应力软岩巷道的围岩变形。     

深部高应力巷道围岩预留变形控制技术

采用理论分析、数值计算、现场试验等手段,研究了支护阻力对深部高应力巷道围岩变形与塑性区的影响,提出了支护结构应满足围岩大变形的协调支护原则。研究结果表明:在现有支护条件下,支护阻力对深部高应力巷道围岩变形、塑性区影响十分有限,深部高应力巷道围岩总是存在一部分变形量依靠现有支护水平无法控制,将此部分围岩变形量称之为巷道围岩的"给定变形",并且这种"给定变形"随着开采深度的增加而增大;因此,对于深部高应力巷道围岩变形控制,可在巷道掘进时预留一定的变形空间,并要求支护结构应能够适应巷道围岩的大变形,以维持围岩的完整性,同时保障支护结构本身能够持续不断提供支护阻力而又不出现断裂失效。工程实践结果表明:考虑预留变形并采用"锚杆+自动让压桁架锚索"为主体,锚索加固为辅助的综合控制技术可较好的控制巷道围岩的稳定性,保障了巷道服务期间的安全使用。     

深部软岩巷道变形破坏机理及稳定性控制对策分析

深部巷道围岩支护是制约深部煤炭资源开采的瓶颈性问题之一。本文以经坊煤矿运输大巷出现的变形破坏为研究对象,使用FLAC3D对运输大巷变形破坏机理进行了分析,并结合深部巷道支护特点,设计采用了"二次锚网索注支护"方案,从现场返修情况来看,实现了对巷道围岩的稳定控制,对类似巷道的支护有一定借鉴意义。     

深部巷道长锚杆支护技术研究及应用

分析了深部巷道围岩变形破坏特征主要为围岩变形量大、变形具有持续性和不可控性,提出采用长锚杆支护技术进行深部巷道的支护。数值模拟分析了不同支护系统巷道围岩的塑性区分布,结果表明:深部条件下巷道塑性区范围较大,加大支护强度对塑性区改变较小,普通锚杆锚索支护不再适用;深入研究了长锚杆的围岩控制机理,并说明了其在深部大变形巷道支护中的优越性。现场工业性试验表明,采用长锚杆支护后,围岩控制效果更佳,且帮部长锚杆在扩帮时能够被重新利用,支护效果较好。     

深部巷道围岩松动圈稳定控制理论与技术进展

围岩松动圈支护理论是在研究巷道围岩物理和力学状态的过程中发展起来的一种实用性岩层控制理论,近30年来在围岩松动圈支护对象与围岩分类、大松动圈围岩控制理论与技术、松动圈测试技术等方面取得长足的进步,深部巷道围岩控制的核心是确定支护对象并形成支护-围岩稳定结构,围岩的破裂膨胀及破裂后块体非连续变形构成的形变压力是巷道支护的对象。巷道围岩松动圈分类是建立围岩稳定性评价方法的核心内容,旨在正确评价围岩的支护难易程度、确定主要支护对象、优化支护参数和提出合理的施工工艺,为此形成深部大松动圈围岩综合指标分类法。深部巷道松动圈支护技术开发出被动支护、主动支护、改性加固技术、应力转移技术、联合支护等5大类围岩控制技术;形成以锚杆(索)为主体支护的多种支护方式并存的巷道支护体系,解决了大量巷道支护难题。巷道围岩松动圈厚度值可通过理论分析、相似材料模型试验、数值模拟、现场实测及智能预测方法获得;开展深部巷道围岩松动圈现场实测,可在理论与试验方面不作任何假设,能得到准确可靠的数据。探讨分析围岩松动圈测试与深部巷道大松动圈围岩支护中存在的技术难题及应对措施,可为深部巷道支护设计研究提供借鉴思路。     

基于给定变形的深部巷道围岩控制技术研究

巷道围岩大变形、大范围失稳破坏是深部煤炭资源开采中面临的重大难题之一。本文分析了支护对深部高应力巷道围岩变形的作用,提出了支护结构本身应能够满足围岩大变形的协调支护原则。研究结果表明:现有支护技术所能提供的支护阻力对深部高应力巷道围岩连续变形影响十分有限,这类巷道围岩变形量中相当一部分属于"给定变形"。因此,可在巷道掘进时预留一定量的变形空间,并采用能适应巷道围岩大变形的支护结构进行及时支护,以维持围岩的完整性,消除冒顶、片帮等安全隐患。现场试验结果表明,605轨道巷掘进时考虑预留变形并采用"锚杆+自动让压桁架锚索"为主体,锚索加固为辅助的综合控制技术较好地控制了巷道围岩的稳定性,保障了巷道服务期间的安全使用。     

深部软岩巷道“大让压-强支护”支护技术

在对某矿-900 m水平轨道大巷进行矿压观察及围岩变形监测的基础上,结合巷道弹塑性区变形力学分析,揭示了该类型巷道采用二次支护的控制机理,进一步通过数值计算得到了巷道围岩变形量与支护强度的关系。结合现场工业试验,提出了"大让压-强支护"刚柔结合支护技术:一次支护锚网索联合支护让压,二次支护全封闭金属支架+围岩壁后注浆加固。现场巷道围岩变形监测表明,该支护技术对典型深部软岩巷道变形破坏有较好的控制效果。     

深部高应力大变形巷道的工程特征及围岩稳定性

针对深部高应力巷道围岩变形特征,采用现场调查、室内试验与数值模拟等研究方法.首先,依据现场调研结果,分析了高应力软弱围岩表面揭露特征、内部裂隙发育情况与岩石微观结构,获得了一些有价值的结论,深部巷道围岩整体的力学强度均较低;其次,进行了岩石力学试验和强度参数预测分析,认为深部巷道中的岩石强度具有一定的差异性,而且各岩体力学参数的空间分布与岩体密度存在很大差异性;再次,根据深部巷道围岩的力学强度、地应力释放方式与巷道围岩变形之间的关系,认为在深部巷道中不同应力释放方式将会引起不同的围岩变形特征.最后,探讨了不同支护方式对高应力巷道围岩变形的控制作用机理,提出了提高围岩体自身承载能力,实现"柔""刚"耦合、"内""外"共同承载的综合控制支护理念.     

桃园煤矿深部巷道二次加强支护技术

为了控制深部巷道围岩剧烈变形,分析了桃园煤矿深部矿井巷道支护状况,结合该矿深部巷道第1次支护实际情况,提出巷道二次加强支护设计参数;通过现场监测证明巷道支护状况好转,极大地提高了支护结构的承载能力,从而提高了巷道支护结构的稳定性.     

深部工程软岩巷道“双壳”支护理论与技术

在详细分析深部巷道围岩变形特征及主要影响因素的基础上,提出了深部巷道"双壳"支护理论,认为通过对巷道浅部进行支护形成浅部应力支护壳,对巷道深部进行加固形成深部应力加固壳,深浅壳体形成的支护体系能有效减小巷道围岩破坏范围,阻隔深部高地应力传播,保持巷道围岩稳定与巷道成形。根据巷道破坏范围不同,构建了由"单壳"支护、连续"双壳"支护和非连续"双壳"支护组成的巷道"双壳"围岩支护体系,并分析了巷道"双壳"围岩支护机理,研发了深部巷道"双壳"支护技术。以陶二煤矿深部巷道修复工程实践为例,验证了深部巷道"双壳"支护的合理性。     

深部综放沿空巷道围岩控制技术

针对深部综放沿空巷道围岩稳定性差、变形大、难支护的特点,通过理论分析、数值模拟和现场试验等方法,从巷道支护方式和巷道断面优化两方面讨论了深部综放沿空巷道的控制技术。研究表明:锚梁网索支护方式和直墙半圆拱形断面能够较好地控制深部综放沿空巷道围岩,减少巷道围岩变形,增强其稳定性。     

多重因素影响下煤矿运输大巷稳定性支护策略研究

通过地应力测定、围岩松动圈测试、巷道岩性分析等方面,分析了运输大巷变形破坏特征,研究了影响运输大巷稳定的相关因素,在充分考虑深部巷道围岩支护条件下,基于"先抗后让再抗"的支护理念,设计采用锚网索喷注联合支护方案,从现场应用情况来看,实现了对巷道围岩稳定性的较好控制。