大断面软岩巷道底鼓机理及控制对策研究

针对大断面软岩巷道在开挖支护后所表现出的底鼓现象,对其耦合控制对策进行了数值模拟及工程应用研究。对大断面软岩巷道底鼓变形机理研究表明,大断面软岩巷道底角是支护的关键部位;巷道是一个有机整体,单一的支护效果并不明显,必须进行全断面支护。基于上述研究,提出底鼓耦合控制对策,即在锚网索耦合支护的基础上,利用底角注浆锚杆对关键部位进行加强支护,从而达到控制巷道底鼓变形的目的。数值模拟与工程应用结果表明,采用底鼓耦合支护形式,可以有效地控制围岩底鼓变形,巷道围岩稳定性大大提高。研究结果对于大断面软岩巷道底鼓控制具有一定的指导意义。     

古汉山矿极软岩巷道控制技术研究

针对极软岩巷道围岩变形破坏和严重底鼓问题，通过对巷道围岩进行地应力量测、物理力学性质分析测试、矿物成分分析和节理裂隙调查确定了软岩类型。并针对现场围岩的具体情况，设计了有效的控制极软岩巷道底鼓的锚注支护方案，通过使用岩石破裂过程分析（RFPA）系统对支护方案进行了数值模拟，进而确定一次锚网喷支护、二次锚注支护方案能够有效地加固巷道的两帮、顶板以及底角，并抑制底鼓的发生，进而提高围岩本身的承载能力，达到治理围岩的目的。通过工程实践证明，此种支护方案是有效并且可行的。     

高应力软岩巷道变形特征及其支护参数设计

为了探讨高应力软岩巷道合理的控制方法,根据吕家坨煤矿深部高应力软岩巷道围岩主要物性参数的实验室测试以及现场围岩变形的观测,利用FLAC3D软件进行了数值模拟,分析了高应力软岩巷道的变形失稳特征.研究表明:高应力软岩巷道控制技术的关键在于支护结构和围岩体强度的耦合作用和控制底鼓.提出了以加强初次支护强度和采用底角锚杆为技术核心的支护方案.现场实践表明,该方案对高应力软岩巷道围岩变形的控制效果较好.     

深井软岩巷道围岩变形数值模拟及支护优化

在淮南某矿-960m北翼C13底板轨道大巷围岩的力学性质参数的实验测试值以及现场围岩变形观测结果的基础上,运用Flac3D软件进行模拟计算,分析了该深井软岩巷道围岩的变形特性。模拟和监测表明:两帮收缩和底臌是深井软岩巷道围岩的主要变形,其中巷道底板的有效控制是保证巷道围岩稳定的关键。提出了以改进初次支护强度和增大底角锚杆角度、增加锚杆密度并配合全断面注浆为主要技术特点的支护方案。现场实践结果表明,该支护方案较适用于深井软岩巷道。     

软岩回采巷道的联合支护新技术研究

针对软岩回采巷道围岩变形与底臌严重的问题，通过理论分析和实验研究，设计并确定了有效控制权台煤矿软岩回采巷道变形的锚棚注联合支护方案与参数。锚棚结合使围岩既有较强支护抗力又有较大让压性，锚注结合加固巷道帮、底角，抑制底臌，提高围岩承载力。实践证明，研究结果可靠，应用效果显。     

沙坪煤矿1815回撤巷道支护优化设计与应用

工作面回撤巷道围岩的稳定性严重制约矿山的安全高效开采,以沙坪煤矿1815工作面回撤巷道为工程背景,通过现场实测、理论分析、数值模拟相结合的方法进行分析研究.结果 表明,原支护方案中锚杆、锚索参数的选择和布置方式不合理,巷道围岩变形严重.为了控制回撤巷道围岩的塑性破坏和变形量的持续增大,应用工程类比法对原支护方案进行了优化调整.工程实践表明,优化后的支护方案有效控制了巷道围岩的变形量,确保了工作面的安全开采.     

煤矿大变形软岩巷道联合支护方案研究

以大变形软岩巷道为研究对象,通过分析巷道破坏关键部位和岩体结构面信息,提出注浆锚杆+锚索+底角锚杆联合支护方案并利用离散元程序对无支护、常规支护和联合支护状态下的巷道变形特征进行分析,结果显示:联合支护的软岩巷道未产生张拉破坏区和剪切破坏区,巷道保持稳定。顶底板岩体稳定,整体巷道支护效果良好。巷道开挖后围岩累积变形量小于0.15cm。软岩巷道可以维持较长时间稳定,为采矿作业提供了安全的环境。     

不同侧压系数下深部软岩巷道应力演化规律及支护研究

针对深部软岩巷道变形破坏严重问题,以谢桥煤矿11316运输巷为研究对象,采用现场调研、数值模拟及应用实践等方法,研究了不同侧压系数下深部软岩巷道围岩力学演化特征,以及位移场、破坏场的分布规律和优化支护技术。研究结果表明,随着侧压系数的增加,巷道围岩应力集中程度逐渐从巷道两帮向顶底板移近,进而导致巷道顶底板的剧烈变形破坏。提出了等强预应力让压锚杆及高强度预应力锚索的优化方案,加强了对巷道顶板及帮部底角位置的支护。实践结果表明,采用该优化方案实现了对高水平应力软岩巷道的稳定支护。     

开滦膨胀软岩巷道变形机理及控制对策

针对开滦矿区深部高应力下膨胀性泥质软岩巷道变形失稳的工程问题，应用X衍射、扫描电镜、单轴和常规三轴抗压试验等方法，测试分析了典型区域巷道膨胀性软岩的矿物成分、微观结构和物理力学特性，发现微观裂隙发育是围岩易吸水膨胀的主要原因，不同围压下主导围岩失稳的方式有拉破坏和剪破坏两种，采用传统锚固和架棚的支护方式不能有效发挥支护的承载效能，提出的多层次锚固注浆和底角卸压方案可将让压、支护和围岩改性协同起来，在高应力水解膨胀软岩中取得了较好的支护效果，为同类巷道的安全支护提供了范例和借鉴。     

极破碎软岩巷道失稳机理与动态迭加耦合支护技术研究

基于赵庄矿极破碎软岩巷道长期矿压监测、围岩力学参数测试与矿物成分分析及松动圈测试等成果,分析了巷道围岩变形破坏的特点,揭示了极破碎软岩巷道变形失稳机理;针对该矿极破碎软岩巷道提出了由预留变形量、锚网索喷耦合支护、二次锚注加固组成的动态迭加耦合支护技术方案,并通过相似模型试验和井下工程实践对该技术方案的支护效果进行了验证。研究表明：通过预留变形量释放围岩中的变形能和高应力,顶板高预应力锚索、帮部高预应力锚杆和低预应力锚索实现“控顶卸压”,低压浅孔充填和高压深孔渗透注浆相结合形成积极有效的锚注支护结构和多层组合拱(梁)结构,底角和底板锚注有效控制巷道底鼓,从而实现对极破碎软岩巷道围岩变形的有效控制。     

深部巷道变形特征及支护对策

针对深部高应力巷道大变形问题,结合具体矿山(曲江煤矿),进行了变形与破坏特征的现场调查和支护对策与关键技术等分析.调查发现,深部巷道的变形与破坏的主要表现形式为顶板下沉量大、侧帮内挤、锚网支护失效严重、底鼓破坏严重等.对于深部变形严重巷道的返修必须采取强化支护形式,提出尽早形成厚层高强承载壳、主动防止底鼓和主被动联合支护的关键技术;而对于新掘进巷道支护,要遵循强化一次支护、增大预应力、提高支护刚度、保证支护材料的高强度等原则.最后,给出了曲江煤矿西大巷东段支护方案与参数,结果表明该方案能有效地抑制围岩大变形.     

基于工程类比煤巷支护智能预测系统与应用

基于煤巷支护理论研究成果和生产一线调研,分析研究了影响工程类比法煤巷支护设计的六个主要影响因素。采用一线调查问卷和实验室实测等方式,获得52条煤巷支护典型巷道数据,并结合领域专家成果建立了煤巷支护设计典型案例知识库。应用最新的人工智能技术、计算机技术和可视化的设计方法,研发了工程类比煤巷支护智能预测系统。将工程类比、现场实测和专业理论有机结合,实现待测巷道的支护方案预测和优化,较大程度发挥了工程类比法支护设计的优势。应用系统对山西霍州煤矿进行支护方案预测,其预测结果与实际情况吻合较好。系统的研发和使用对利用信息技术发挥工程类比优势,提高煤巷实际支护效果具有一定的实用价值。     

晋北煤业工作面煤巷支护技术优化实践

针对近年来许多煤矿工作面煤巷变形大、支护困难等问题,分析了晋北煤业5-101工作面煤巷的具体地质赋存条件,顶板岩层的泥岩等软岩条件时应采取的支护方式。采用工程类比法列举了沙坪煤矿18204工作面、王庄煤矿6207工作面、马道头煤矿2203工作面等3个工作面顶板具体支护参数,综合分析了其支护方式,结合晋北煤业工作面巷道的顶底板特点,进而确定了5-101工作面煤巷采用“锚杆+锚网索+钢带”联合支护方式,并通过理论计算得到了各项支护参数。通过现场应用,该支护方案可以保证5-101工作面巷道的稳定,且可以取得较大的经济效益。     

煤矿巷道底鼓数值模拟及割槽技术

以新疆四棵树煤矿的三矿A504综采工作面的沿空巷道底鼓为例,运用数值模拟方法,分析巷道底板岩层位移和应力分布的特点,确定其底鼓类型兼有剪切错动型与挤压变形,主要原因为巷道两侧高集中应力、高水平构造应力和完整的巷道底板岩层。在此基础上,通过正交实验进行巷道底板割槽方案设计,选择合理、有效的割槽宽度和深度,解决巷道底鼓问题。     

深部高应力双巷掘进巷道围岩稳定性及控制

内蒙古自治区葫芦素煤矿13号煤层埋藏较深,煤层处于高应力环境中,区段准备巷道采用双巷掘进的方式.针对辅助运输巷道围岩变形严重以及难以二次利用的问题,通过对巷间煤柱分别在不同阶段建立力学模型以及结合葫芦素煤矿的地质条件,对巷间煤柱留设宽度进行理论分析,最终确定该宽度应不小于35.57 m.结合获取到的覆岩物理力学参数,采...     

深部矿井高应力巷道复合支护技术研究

为了对深井高应力巷道进行科学有效支护,对平煤股份四矿北石门大弧板段巷道围岩岩性及复杂应力情况进行了分析,提出了用多层次强韧封层复合支护技术来解决围岩破碎、流变性强、难以支护问题。实践表明,采用复合支护体系进行修复,实施点→线→面施工工艺,增大了支护韧性和刚性,确保了巷道的支护稳定性。     

深井软岩巷道变形和加固对策

采用非连续变形分析软件(DDA),首次对巷道围岩松动圈非连续体位移影响因素的变化规律进行了模拟研究,提出了巷道关键部位加强支护的理念。采用高强锚杆与喷射混凝土对高应力软岩巷道支护,并对巷道关键部位采取钢筋网加强支护,成功地解决了深井软岩巷道的支护难题。     

深部高应力软岩巷道变形破坏特性研究

以济北矿区唐口煤矿为工程背景,基于巷道围岩地质力学测试,阐述了深部高应力软岩巷道的基本工程地质特征;基于Burgers流变模型的黏弹性理论分析,得到深部高应力软岩巷道围岩表面位移及位移速率的表达式,并利用数学软件Matlab绘制了不同原岩应力、弹性模量和黏滞系数的巷道围岩表面位移及变形速率随时间的变化曲线;采用FLAC3D模拟了深部高应力软岩巷道的流变特性,分析了在高应力作用下,软岩巷道围岩的顶板、底板和两帮的流变变形规律。     

高应力软岩巷道变形与破坏机制及返修控制技术

针对高应力软岩巷道的大量变形与破坏问题,以江西曲江煤矿-850 m水平运输大巷为例,研究了变形机理和返修控制技术。首先,对该大巷的变形及破坏情况选取7个具有代表性的地段进行现场调查,发现变形与破坏形式主要包括两帮内挤、侧墙张裂、U型钢棚架弯曲或折断、底板鼓起和顶板垮落等;进行了X衍射实验和围岩内部变形结构的现场窥视,表明该巷道围岩含泥质矿物较多,松动圈较大(4 m左右)。然后,采用巴顿分类Q值、地质力学RMR值和松动圈估计值等将-850 m水平运输大巷的各调查段巷道稳定性归为Ⅴ,Ⅳ和Ⅲ类,相应地将这3类巷道称为垮冒巷道、特殊巷道和标准巷道,并给出了初步支护方案。最后,借助于工程类比、围岩分类、截面面积校核和提出的锚固段长度经验公式等方法得到了返修巷道锚索(锚杆)的长度、间排距、强度、直径和锚固段长度等主要参数。由此,-850 m水平运输大巷试验段巷道选取了"锚杆、金属网、喷浆、锚索、注浆和底板锚索"的综合支护方式。应用表明:经过147 d,巷道两帮收敛量最大值仅为66 mm,顶底板移近量最大值仅为119 mm,监测后期的收敛速率均小于1 mm/d,处于稳定状态。     

深埋高应力软岩巷道变形的相似材料模拟研究

根据相似理论及巷道围岩所处的地质条件,建立深埋高应力软岩巷道的相似材料模型,对深埋高应力软岩巷道的变形规律及破坏特点进行了相似材料模拟试验研究,并测量顶底板变形量和两帮相对变形量以及深部围岩的变形量。得出了深埋高应力条件下巷道围岩的变形规律,并在试验的基础上对围岩的变形原因进行了探讨。