深部高应力软岩巷道支护技术研究

浅部传统支护强度难以满足深部巷道高应力要求。本文分析了薛村矿三水平变电所深部软岩巷道围岩变形破坏特征及影响因素,运用FLAC3D软件模拟了传统锚网索支护与锚网索喷+注浆加固支护两种支护方式。巷道围岩收敛变形监测表明,运用锚网索喷与注浆加固相结合的支护方式能够有效控制深部软岩巷道围岩收敛变形。     

磁西煤矿深部高应力巷道变形破坏机理及控制技术

磁西煤矿-890 m进风行人大巷工程地质条件较差、水平构造应力大、自承能力低,现已发生严重变形破坏。为有效控制巷道围岩变形,保证其稳定性,通过对不同屈服准则条件下深部高应力巷道变形破坏进行弹塑性分析,确定适合工程实际的屈服准则,并基于FLAC3D结合巷道围岩岩性成分分析、力学性质测试结果,对不同支护方案中的支护结构、支护参数进行对比优化,提出以锚杆、锚索为核心的锚网索喷联合支护方案。在巷道开挖后进行矿压监测,进一步验证支护方案的可靠性,并获取巷道围岩开挖后的变化特征。工程实践表明,采用锚网索喷联合支护技术对提高深部高应力巷道整体性与稳定性具有较显著效果,围岩受力、变形更趋稳定,为保证煤矿的长期安全稳定提供了有力的技术支持。     

深部高应力沿空掘巷非对称支护技术

为了解决深部高应力影响区沿空掘巷支护难题,以郭屯煤矿-808 m四采区辅助轨道巷为例,分析了巷道变形破坏特征及其影响因素,提出采用"高强高预应力让压锚杆+锚索+金属网+带梯"的非对称锚网索支护方案,并对支护方式和支护参数进行优化。采用有限差分软件FLAC3D,对深部高应力扰动围岩沿空掘巷所采用的非对称支护方案进行了数值模拟,与原方案相比,巷道围岩应力显著降低,顶底板和两帮收敛变形得到有效控制。现场应用及观测结果表明,在深部高应力影响区沿空掘巷采用非对称锚网索支护技术,对围岩应力重新分布起到了较好的作用,达到了理想的巷道围岩控制效果。     

高应力破碎泥岩巷道变形破坏模式及控制技术

针对某矿高应力破碎泥岩运输巷变形大、持续时间长、支护结构局部失效的工程难题,分析了巷道围岩变形破坏特征,确定了其变形破坏模式为典型的深部高应力流变软岩大变形破坏模式;在原支护方案的基础上,提出了"锚喷+高强锚网索"和"锚注喷+高强锚网索"2种优化方案,并采用FLAC3D软件数值模拟了2种优化方案的位移场与塑性区分布情况。工程实践表明:采用"锚注喷+高强锚网索"联合支护方案后,顶板最大下沉量为32.4 mm,底鼓量为53.7mm,两帮移近量为22.5 mm;拱顶、两帮及拱肩位置锚杆最大轴力分别为其极限破断载荷的85.16%、52.9%和73.55%,有效控制了巷道围岩有害变形。     

和睦山铁矿高应力软岩巷道联合支护方案

和睦山铁矿后观音山矿段1#穿脉高应力软岩巷道变形严重,在原锚网喷支护失效的前提下,采用锚网喷+U型钢支架联合支护方案进行巷道加固。结合自然平衡拱原理,通过理论计算确定了合理的顶、底板锚杆支护参数,并利用FLAC3D数值模拟软件对锚网喷+U型钢支架联合支护下的巷道周边围岩屈服特征、应力、位移变化进行了计算分析,验证了1#穿脉高应力软岩巷道锚网喷+U型钢支架联合支护方案的合理性和有效性。现场应用表明,采用该方案可有效控制围岩变形,为类似条件的巷道支护提供参考。     

深井破碎围岩巷道协同支护技术研究与应用

为解决煤炭资源进入深部开采时破碎围岩巷道支护所面临的变形大、易失稳、难支护等问题,提出“架棚+锚杆(索)+注浆”协同支护方案,运用钻孔窥视确定巷道围岩结构稳定性、裂隙发育特征,FLAC3D数值模拟对比分析常规锚网喷支护、锚注支护及棚锚注协同支护塑性区分布,结果表明：棚锚注协同支护技术较另两种方案表现出更好的支护效果,塑性区分布范围明显减少,应力集中现象得以缓解,支护巷道模拟变形量与工程监测较为接近。工程试验表明：采用常规锚网喷支护、锚注支护巷道仍存在较大变形,不能保持长期稳定,棚锚注协同支护巷道变形明显降低,应用期间顶板下沉量较常规锚网喷支护降低了68%,两帮位移降低了52%,满足巷道支护稳定要求。棚锚注协同支护技术对深部破碎围岩巷道变形控制效果显著,尤其在掘进影响期控制围岩作用表现突出。     

深部软岩巷道支护技术研究

龙固煤矿副井重车线所处地质条件复杂,属于深部高应力软岩巷道,表现出地压显现剧烈、高应力、变形大、松动范围广等特征,给深部软岩巷道围岩的支护带来了巨大的困难和挑战。因此,针对龙固煤矿的工程地质状况,提出三锚联合支护和锚注支护方案,利用FLAC3D模拟支护效果,验证支护方案的可行性。制定了矿压监测方案,对巷道表面的收敛变形进行监测,结果显示巷道围岩的变形得到有效控制,为深部软岩巷道的支护提供了一种可行性方案。     

深部高应力软岩巷道围岩应力分析及支护研究

以淮南矿业集团潘三煤矿1662(1)运输平巷掘进工程为背景,针对深部高应力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,并提出了锚网索注联合支护对策。即在该类巷道掘进初期先采用锚杆及锚索联合支护控制围岩变形,随后配合注浆锚杆提高围岩承载能力。运用FLAC~(3D)数值模拟软件,对不同支护方案下软岩巷道的应力场及位移场分布进行研究。     

复杂应力条件下软岩煤巷支护技术对比研究

以古城煤矿1309工作面运输平巷为工程背景,采用FLAC3D数值模拟方法,分析了复杂应力条件下软岩煤巷无支护、传统支护方式及高强预紧力锚网索支护下的巷道围岩变形情况,并对巷道高强预紧力锚网索支护系统进行优化。结果表明,无支护条件下,断层上下盘巷道距断层前后40m范围内受断层影响明显,巷道围岩变形严重;传统支护方式巷道围岩变形较大,无法实现对巷道进行有效的支护;采用高强预紧力桁架锚网索支护方式可以有效控制复杂应力场下软岩煤巷围岩变形。     

深部软岩巷道变形破坏机理及支护技术

为解决深部软岩巷道大变形的问题,以母杜柴登煤矿3^-1煤西翼运输大巷为工程实例,基于弹性力学理论,将直墙半圆拱形断面巷道简化为圆形断面,得出了巷道在不同原岩应力、支护阻力条件下塑性区半径和位移的解析解,进而提出了“锚网喷+网壳”的联合支护方案,通过数值模拟和现场工业试验对该联合支护方案的可行性进行了验证。结果表明,锚网喷索初期支护技后,由于巷道变形能的大量释放,导致初期变形量较大,网壳支架+喷射混凝土永久支护后,巷道顶板、两帮、底板变形量分别增加了50、130、30 mm,围岩变形得到有效控制,保证了深部软岩巷道的长期稳定。     

Research on space-time coupling action laws of anchor-cable strengthening supporting for rock roadway in deep coal mine

In order to obtain space-time coupling relationship of anchor-cable to improve supporting effect for deep coal mine rock roadway, FLAC^3D was used to investigate into mechanical characteristics of the roadway whose crosssection shape was vertical wall and semi-circular arch when the roadway was supported by bolts and metal mesh. The results show that the extent of stress concentrations, the range failure zone, and the deformation at the roof center and two spandrels of roadway are greater than those at other positions, except at the floor. The reasonable positions of anchor-cable supporting are the roof center and two spandrels of roadway. The anchor-cable should be installed at good time with bolts supporting after roadway driving because it can improve the stress states of deep surrounding rock around the roadway and control the roadway deformation effectively. The engineering practice has proven that the sustained deformation of deep surrounding rocks is effectively controlled when the anchor-cable supporting is adopted at reasonable positions of the roadway at good time.     

深部岩体质量分级Q系统的改进

岩体质量是复杂岩体工程地质特性的综合反映,是岩石工程稳定性判别和支护设计的基础。现有岩体质量分级方法大多基于浅部岩石工程,对深部岩体并不适用。本文在综合分析现有岩体质量分级方法的基础上,基于深部地下工程"高地应力、高温、高渗透压"的特点,考虑"三高"对围岩质量的影响,对传统Q系统方法进行修正,建立适合深部工程围岩质量评价的方法,并进行工程应用研究,研究表明,考虑"三高"的Q系统方法分级的岩体比用常规Q方法分级等级一般要低一级,可见常规评价方法评价深部岩体质量存在安全隐患,必须进行修正。     

千米深井软岩巷道挤压变形力学特性及控制研究

 为了研究千米深井软岩巷道挤压变形力学特性及控制对策,以淮南朱集煤矿-906m东翼轨道大巷为依托工程开展研究,该巷道为典型的千米深部高地应力软岩巷道,开挖后围岩产生强烈的挤压变形。通过现场地应力测试获取地应力值和室内岩石力学试验获取围岩力学参数,根据Hoek挤压变形等级曲线判断出该巷道变形为非常严重的挤压变形;通过Phase2有限元数值仿真软件分析了该巷道的围岩稳定性,计算结果表明巷道开挖后围岩变形破坏严重,拱顶位移和底臌量大,与现场情况吻合。基于深部岩石巷道围岩稳定性控制理论和“分步联合支护”理念,针对该巷道的挤压变形特点制定了相应的支护方案,其主导思想是增强围岩自身强度和支护结构的抗变形能力,尤其重视底板支护。通过有限元数值软件计算分析和现场监测验证、评价了该支护体系的强度,结果表明所提出的支护方案取得了良好的效果,能够有效的控制围岩挤压变形。     

深部巷道围岩力学特征及其稳定性控制

通过对深部岩巷开挖后围岩应力演化特征、变形破坏规律的分析,揭示了深井岩巷围岩稳定性控制机理.由此提出了深部巷道锚网索刚柔耦合及围岩整体注浆加固支护技术,即在高强度、高预应力锚杆支护的基础上,适时实施锚索关键部位加强耦合支护及围岩注浆加固和底板超挖锚注回填,并在施工过程中通过反馈信息进行参数优化.工程实践表明,该技术能够较好地控制深部岩巷围岩变形.     

二2煤层回采巷道支护方式及参数优化研究

针对回采巷道在掘进与回采过程中由高地应力、剧烈扰动带来的支护和维护问题。以新庄矿-600 m水平的回采巷道为工程背景,通过现场实测巷道最大松动圈对巷道围岩稳定性进行分类,依据分类结果对巷道支护方式进行设计;采用FLAC_^3D在同等地质条件下对该方案进行模拟,分析确定合理的支护方式和支护参数;通过现场试验进行验证最终支护方案支护效果。研究结果表明：(1)采用全锚方式的巷道表面位移量明显的比端锚要小,而加钢带之后巷道变形量变化较小,考虑安全因素,巷道的支护方式选取全锚＋钢带＋锚网支护最合适;考虑经济因素,选取锚杆间排距800×800 mm最合适;(2)通过现场应用并进行观测表明,巷道顶板离层量很小整体性较好,支护效果较好。     

深井大断面软岩巷道围岩破坏机理与支护研究

根据滕东煤矿深部开采的地质条件,针对深部大断面巷道围岩变形破坏特征,通过现场观测和理论分析,深入研究了软岩巷道变形破坏机理;高地应力、低强度岩体、复杂的地质构造、支护体力学特性与围岩力学特性不耦合,支护时机不合理,是造成巷道持续性大变形与失稳的主要原因。为此,提出了深部软岩巷道支护原则和超前卸压与支护+锚网喷+高强鸟巢锚索+注浆加固联合支护方案。现场巷道位移监测结果表明,该方案可有效控制深部大断面巷道大变形。     

深部高应力软岩巷道变形特征及支护技术研究

以贵州土城煤矿141713运输巷为工程背景,针对该矿运输巷深部高应力软岩难支护问题,通过现场调研该巷道破坏特征、实验室用多功能粉末X射线衍射仪分析围岩成分,分析总结该巷道破坏机理,得出围岩强度低、黏土矿物占比大、支护方式不合理、采动影响、高应力和围岩渗水是该巷道变形破坏的主要原因.针对巷道破坏特征和机理提出"锚杆/索+...     

深井返修巷道动态支护技术研究

为了更好地解决深井高应力、破碎围岩巷道反复返修问题,基于巷道工程环境和变形破坏特征,提出了高强锚网喷支护配合锚索补强,适时采用注浆锚杆浅部注浆和注浆锚索深部注浆加固的动态支护方案,并给出了详细的技术参数。工业性试验表明,该支护方式能够限制巷道围岩的持续变形,提高围岩的整体性和承载能力,保证巷道围岩和支护结构长时间内的稳定。     

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。