深部巷道支护控制技术研究

针对深部巷道围岩的变形破坏特点,分析了巷道围岩变形破坏机理和巷道稳定性特点,提出了巷道围岩的控制技术。利用ANSYS10.0软件对巷道开挖支护前后的围岩应力、位移及塑性区进行了数值模拟分析。模拟结果表明,锚杆锚索联合支护下,x方向两帮围岩应力集中得到有效控制,拉应力消失;y方向拱顶和底板的拉应力也明显减弱,拉裂破坏得到有效控制。锚杆锚索联合支护可有效控制巷道变形,支护效果良好。也为减少深部巷道支护成本、提高深部巷道支护效率提供了参考。     

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.     

深井软岩巷道围岩变形特征及支护参数的确定

根据马路坪矿巷道围岩主要物理、力学性质的实验室测试以及现场围岩变形的监测结果,探讨了深部软岩巷道围岩变形破坏特征.借助FLAC^3D进行数值模拟计算,分析了巷道开挖后和原支护形式下围岩破碎区、塑性区范围和应力位移分布状况;并通过数值模拟优化了支护参数,确定了二次支护时间,提出了用短锚杆或铆钉取代管缝式锚杆挂网、采用底角锚杆对巷道底板进行加固的技术方案.工业试验结果表明,该方案对深部巷道围岩变形的控制效果良好.     

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。     

考虑多次冲击动载作用的深部煤巷支护参数优化

针对高家堡煤矿42101措施巷受冲击动载影响导致围岩变形量大、巷道破坏严重的情况,通过锚杆工作阻力监测、理论分析及数值模拟等手段,结合巷道围岩现场变形破坏情况,分析了深部动载作用下煤巷围岩矿压显现特点及支护结构的支护效果。在此基础上,提出了相应的围岩控制对策及优化支护方案,并进行了考虑多次动载作用的不同支护方案下巷道围岩变形数值模拟计算,分析了优化方案的有效性及合理性。     

基于矿压显现监测的深部高应力煤巷支护参数优化

基于高家堡煤矿201措施巷围岩变形量大、巷道破坏严重的情况,通过锚杆工作阻力监测、围岩变形监测、围岩松动圈测试等手段,结合巷道围岩现场变形破坏情况,分析了深部高应力煤巷围岩矿压显现特点及支护结构的支护效果。在此基础上,提出了相应的围岩控制对策,并进行了巷道支护参数优化,通过数值模拟方法分析了优化方案的有效性及合理性。     

高预应力锚杆索桁架支护技术的应用实践

在分析山西某矿5107工作面专用瓦斯排放巷存在的支护问题的基础上,论述了锚杆索桁架支护技术组成方式和作用机理,借助于数值模拟手段,对优化后的锚杆索支护方案和原有支护方案下的巷道围岩受力变形情况进行对比分析,论证了前者的支护效果,实践应用过程中巷道围岩变形监测结果表明,锚杆索桁架支护布置有效改善了围岩应力分布,控制了离层变形,具有良好的技术经济性。     

小峪煤矿8104工作面进风巷支护设计探索

为得到8104工作面进风巷支护设计参数,采用数值模拟方法对比了3种支护方案条件下巷道围岩塑性区分布、应力分布及位移情况.数值模拟结果表明:巷道围岩应力受锚杆/索长度影响较大,增大锚杆/索长度可以有效控制巷道围岩应力集中程度,而锚杆/索预紧力对巷道围岩应力集中程度影响较小,但锚杆/索长度及预紧力在控制巷道围岩变形方面均能够起到明显作用.现场对工作面开采期间巷道围岩变形量进行监测,结果表明,巷道顶板最大移近量为93.6 mm,两帮最大移近量为70.8 mm,这说明现有支护能够较好维持巷道围岩的稳定性.     

林南仓矿软岩巷道支护技术研究

随着林南仓矿开采深度的增大,巷道所处应力水平不断增大,巷道矿压显现剧烈,围岩变形严重,尤其是高应力条件下的泥质软岩巷道支护变得越来越困难。通过对林南仓矿高应力下深部软岩巷道破坏机理,巷道围岩矿物成分和主要围岩物理力学性质的分析,提出了采用拱顶锚杆前期临时后期永久支护、金属拱形支架、壁后混凝土充填、墙体补强锚索和注浆锚杆耦合协调支护,对巷道变形进行有效控制。通过FLAC3D数值模拟,确定了林南仓矿深部高应力软岩巷道围岩的变形破坏特征,并验证支护设计的可行性和优化支护参数。通过巷道变形监测,表明新型支护体系有效地控制了深部软岩巷道围岩的大变形和底臌,维持了巷道的长期稳定,取得了良好的技术经济效果。     

软岩巷道围岩变形破坏规律与支护方案优化

针对清水煤矿高应力软岩巷道变形严重这一问题,通过对巷道围岩深部位移和围岩松动圈进行监测,确定巷道围岩不同深度的围岩变形特征和松动圈范围,进而对巷道支护方案进行优化。研究表明:顶板变形集中部位为1~4 m深范围,两帮变形集中部位为2~4 m深度范围,巷道围岩松动圈的范围为2.9~3 m;将原有巷道的支护方案改为长度为5 m的加长锚杆进行支护,通过数值模拟验证该方案可以有效的控制围岩变形。     

深部煤巷锚杆支护的数值模拟及应用

利用FLAC数值模拟软件对顾桥矿深部煤层巷道的锚杆支护参数进行了模拟计算,详细分析了不同锚杆长度对控制围岩变形量的影响,从而得出锚杆支护存在一个合理的锚杆长度,当采用这一合理锚杆长度进行支护时可以有效控制巷道围岩变形。     

新型拉力分散型锚杆支护参数优选数值模拟研究北大核心

为解决传统锚杆无法有效适应深部岩巷复杂应力环境的难题,以某巷道为工程背景,针对1种新型拉力分散型锚杆,基于控制变量试验设计方法,对锚杆长度、锚杆间距、锚杆排距、锚杆直径和锚固长度5个主要参数不同组合方案下的巷道支护进行了数值模拟;分析了巷道围岩的变形和垂直应力的变化,给出了锚杆支护的最优参数以及各参数对巷道围岩变形的控制效果的影响主次顺序。结果表明:基于锚杆参数对巷道围岩的控制作用,优选后的锚杆参数为锚杆长度2.5 m、杆体直径22 mm、锚固长度0.5 m、锚杆间排距0.6 m;通过支护参数优选,可以有效控制围岩稳定性和巷道安全。     

高地应力综放沿空巷道锚杆支护参数优化研究

深部高应力综放工作面沿空巷道往往围岩变形较大、巷内支护困难。对姚桥煤矿回风巷煤样进行力学分析,掌握巷道地应力分布情况,该巷道地应力主要为水平地应力,且方向接近水平方向。通过开展锚杆支护机理研究证明,锚杆支护对本条件巷道可行有效,采用FLAC3D数值模拟锚杆支护下围岩受力状态,分析了对不同锚杆间距下的不同锚杆长度在深部沿空留巷内支护的情况,确定了合理的支护参数,并在该矿进行了应用试验,巷道变形量得到了有效控制,巷道围岩得到了安全支护。     

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。     

过断层巷道围岩破坏机制及支护优化

针对某深井煤矿采区泵房及变电所过断层巷道出现的顶板剧烈下沉、两帮内挤严重、底板鼓量大的现象,通过现场调研、数值模拟及现场监测,分析了原有支护方案下过断层巷道围岩变形破坏机制,提出采用高强锚杆+注浆锚索联合支护方案。结果表明:深部高地应力、断层局部应力集中及剪切滑移破坏、支护强度不足等是过断层巷道围岩变形破坏的主因;注浆锚索能够有效控制围岩破碎区范围,联合高强锚杆调动深部围岩形成稳定支撑结构。现场位移监测结果表明,优化支护方案后巷道过断层位置处不连续变形得到了较好的控制,整体变形量大幅度降低,改善了围岩应力水平。     

基于非对称变形围岩的锚杆支护策略研究

深部穿层巷道的高地应力引起了巷道围岩的非对称变形,结合FLAC~(3D)数值模拟结果,针对这种非对称变形做了深入的破坏机理分析,提出了相应的非对称变形控制对策--锚网索+底角锚杆的非对称耦合支护,对非对称变形发生的关键部位实施了相应的加强支护方案。从监测结果来看,实施改进的支护方案后巷道围岩变形协调均匀,有效地控制了深部巷道围岩的非对称变形。     

煤矿深井高应力巷道支护技术应用

同煤集团某矿井属于深井开采,井巷常处于高地应力软岩环境,传统的棚式支护、低预应力低强度锚杆支护以及被动支护方式已经不能满足支护需求,需合理确定主动型联合支护方式。以某深井高应力巷道支护为研究对象,在研究地应力状态、围岩强度、岩石成分的前提下,通过数值模拟方式确定井巷最佳支护方案,选择高预应力高强度高刚度锚杆锚索联合的方式控制深部井巷围岩的稳定性。进行全面的顶底板、两帮的位移监测后发现,该支护方案下巷道整体变形量减少,两帮移近变形呈稳定状态的时间提前,明显改善了巷道顶底板变形状况,起到良好的支护效果。     

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。     

大断面矩形巷道支护参数设计研究

文章针对坚硬顶板下矩形巷道断面加大后的围岩稳定性控制问题,对未支护过的大断面矩形巷道进行锚杆支护设计,介绍了扁椭圆巷道围岩破坏范围的计算方法,并对大断面矩形巷道的锚杆锚索联合支护进行计算设计,采用数值模拟探究支护后的巷道围岩变形情况,最后对巷道的围岩变形及变形速率进行现场长周期监测。数值模拟结果显示,围岩应力主要集中于顶板左右边角处。巷道围岩最大主应力和水平应力均在锚杆承力范围内。现场监测结果显示,锚杆支护后,围岩顶板最大位移158mm,两帮最大位移61mm。围岩变形相对大断面较小,并在检测周期结束时,围岩几乎不再变形。文章介绍了坚硬顶板大断面巷道锚杆支护计算方法,并通过数值模拟和现场监测验证了支护效果,可对相关巷道断面扩大围岩支护工程提供一定经验。     

煤矿TBM掘进巷道围岩时效变形分析及支护参数优化研究

针对煤矿TBM掘进巷道围岩长期稳定性问题,以淮南矿区张集矿TBM掘进某瓦斯抽采巷为工程背景,开展了巷道围岩时效变形分析及支护参数优化研究。通过在TBM掘进巷道施工现场钻取砂质泥岩岩样,开展蠕变试验,获得CVISC蠕变参数|在数值模拟软件中引入CVISC蠕变模型,对不同支护工况下TBM掘进巷道围岩进行为期100d的蠕变变形模拟,获得各支护工况下巷道围岩时效变形特征和应力场及塑性分布区的演化规律|基于数值模拟结果,将优化后的锚杆+钢筋网联合支护体系应用于TBM施工巷道,并对TBM施工巷道进行围岩变形监测和锚杆轴力监测,现场实测结果表明采用的优化支护方案可有效控制围岩变形,且巷道稳定性较好。