矩形巷道围岩稳定性数值模拟研究

为分析矩形巷道围岩应力与变形的分布规律,利用FLAC3D数值模拟软件对矩形巷道围岩的稳定性进行了模拟分析,并给出了矩形巷道支护建议。研究结果表明,矩形巷道顶、底板主要为拉伸破坏,两帮主要为剪切破坏,且顶、底板破坏深度大于两帮,运用锚杆支护能较好地解决矩形巷道的支护问题。     

两帮加固对控制深部巷道顶底板变形机理研究

通过数值计算,模拟了支护与注浆加固两帮后巷道的顶底板围岩稳定性。模拟结果表明,对巷帮加固处理后围岩顶底板变形量减小,承载能力增强,巷道围岩水平应力增大,顶底板破碎区与塑性区范围缩小。从而得出巷道两帮的加固有利于巷道顶底板围岩的稳定性。     

深埋大断面软岩巷道锚网索支护在某矿的试验及应用

以某矿3采区运输下山深埋软岩大断面巷道为工程背景,开展了锚网索支护设计,并利用FLAC数值模拟分析了巷道围岩应力、位移、塑性区等特征及支护效果。数值模拟结果表明:锚网索支护时顶底板应力为0~16 MPa,两帮应力为16~24 MPa、应力峰值为24 MPa;顶底板和两帮变形量分别为110、31 mm;塑性区基本位于锚固区域内,围岩整体控制效果较好。现场试验监测结果表明,巷道顶底板和两帮变形量为117、54 mm,围岩整体变形量较小,支护效果良好,验证了支护设计的可靠性与数值计算的合理性。     

加固底板对深部软岩巷道两帮稳定性影响的数值分析

通过数值计算，研究了底板支护和注浆加固底板后深部软岩巷道两帮围岩的稳定性.计算结果表明，加固软弱底板后巷道两帮围岩变形量减小，尤其是巷道两帮下部围岩变形量减小幅度较大，两帮围岩塑性区范围和软化区范围缩小，两帮围岩主应力升高区范围缩小，主应力峰值区域更加靠近巷道周边.从而得出：加固软弱底板有利于提高深部软岩巷道两帮围岩稳定性.     

深井高应力巷道围岩变形特征及支护技术研究

随着矿井采掘深度的不断延伸，地应力随深度增加而增高,在开采软岩巷道时变形严重，支护困难。以申南凹矿20108工作面为工程背景，采用数值模拟软件对不同锚杆直径及不同锚杆间距下巷道围岩变形量进行分析，发现随着锚杆直径的增大、锚杆间距的减小，巷道围岩变形呈现逐步减小的趋势，但减小的趋势呈现逐步减弱的趋势，根据模拟结果给出支护方案，根据现场模拟试验对支护方案进行研究发现巷道围岩表面顶板底板及两帮变形量均呈现出随时间的增加不断增大的趋势，整个过程巷道顶底板和两帮移近量最大值分别为56mm和86mm，支护方案可行，保证矿井的安全回采。     

松软厚煤层煤巷锚杆索支护作用研究

巷道支护问题是煤矿地下开采的主要问题之一。在掘进工作面中，由于煤巷的围岩性质软弱、巷道变形量大，巷道支护也更为困难。以高河矿井E2303工作面胶带巷为研究对象，结合矿井生产地质条件，采用理论分析与数值模拟相结合的方式，分析并计算了巷道开挖后的顶板塑性区范围为2.47 m,巷道两帮塑性区范围为1.72 m;利用FLAC^3D软件模拟巷道在无支护与高预紧力锚杆索支护下的变形破坏情况。结果表明，巷道顶板及两帮变形远大于底板变形量，采用锚杆索支护后，巷道顶板及两帮塑性区范围及形变量明显减小：巷道顶板下沉量减少了49%,两帮移近量减少了44%。结合现场情况及数值模拟结果，设计了E2303工作面胶带巷支护方案并进行现场应用。应用结果表明，巷道在变形稳定后顶板下沉量为36 mm,两帮移近量接近，平均为28 mm,支护效果显著。     

巷道断面尺寸对巷道围岩稳定性影响的模拟研究

为研究巷道断面对巷道围岩稳定性的影响,以常村煤矿11204工作面为研究对象,采用数值模拟的手段对不同的巷道断面尺寸进行围岩塑性区、应力场和巷道围岩变形量的影响分析,由数值模拟结果可知,巷道断面尺寸变化对巷道围岩稳定性影响较大,随着巷道断面的不断增大,巷道围岩的塑性区范围逐步增加,巷道两帮与底板是直墙半圆拱形巷道支护承载薄弱的环节须加强支护。     

综采面对接中部大断面切眼围岩控制技术

对某矿1341工作面大断面切眼对接期间的巷道变形进行了分析,并从对巷道顶底板及里帮进行加强支护的角度出发,提出了对中部切眼顶板采取注浆加固、里帮增加锚杆、底板锚杆支护等加强支护方案。通过数值模拟分析中部切眼在工作面采动影响下巷道的围岩变形特征,结果表明：顶底板移近量为126 mm,两帮移近量为80 mm,与原支护围岩的变形量相比,对中部切眼进行加强支护设计以后可以有效控制中部切眼围岩变形。     

巷道两帮强度对底鼓控制的影响

通过理论分析,建立了不同煤岩条件下巷道两帮位移与底鼓的力学模型;运用数值计算软件UDEC模拟了两帮煤体不同强度条件下巷道底板变形破坏特征,结果表明:巷道两帮煤体强度与底鼓量之间成反比关系。在此基础上提出加强回采巷道两帮煤体支护强度控制两帮位移量来减小巷道底鼓量围岩控制思想,现场工业性试验结果表明,该围岩控制技术能有效的控制巷道底板变形。     

屯兰矿软岩巷道锚网索联合支护技术研究

屯兰煤矿12501工作面运输巷道为软岩巷道,为解决巷道变形量大的支护难题,依据巷道地质条件及巷道布置情况,考虑软岩巷道围岩变形的特殊性,提出了锚网索联合支护方案,运用FLAC3D数值软件对该方案进行了模拟分析,并对试验段巷道进行了矿压观测。研究结果表明,采用锚网索联合支护的12501工作面运输巷道顶底板最大位移量为31mm,两帮最大位移量为43mm,巷道稳定后顶底板及两帮移近速度均低于0.5mm/d,巷道顶板位移主要发生在浅部,2.5m以外的围岩位移很小,证明锚网索联合支护可以有效控制软岩巷道围岩变形,保持巷道围岩稳定。     

Controlling floor heave of extraction opening by reinforcing sides and roof

Introduction The study of floor heave control has been focused on the floor rock for a long time, many control meas-ures are applied in the practice, for example, floor an-chor, floor grouting, concrete concave crown, floor dissection etc. These measures can control floor heave to a certain extent, but construction is complicated, and the cost is very high. On the basis of analysis of influence each other of deformation and stress of every parts of surrounding rock, the new way that roof, side…     

综放沿空掘巷底鼓的受力变形分析

在分析综放沿空掘巷底板力学环境的基础上，建立了底板力学分析模型，运用弹性理论对底板较大范围内的应力应变分布规律进行了求解，认为综放沿空掘巷的底鼓主要与巷道底板一定深度的岩层及实煤体侧高支承压力有关，从理论上阐述了综放测空掘巷比普通回采巷道更易产生底鼓的力学原理，并探讨了底鼓控制的新途径。     

杨村煤矿下组薄煤层底板采动效应特征研究

杨村煤矿下组煤的开采受到底板承压水的威胁,采动底板破坏深度的研究是底板岩层阻水能力评价的关键。以杨村煤矿4602工作面水文地质条件为基础,建立了下组薄煤层底板工程地质模型,通过数值模拟软件FLAC3D模拟研究煤层底板采动变形破坏规律,得出在正常采动情况下底板最大破坏深度约为12 m;并与该工作面底板实测结果进行了对比验证,二者结果基本一致。研究结果为杨村煤矿下组煤的合理开采、支护及底板岩层阻水性的评价提供了参考依据。     

基于钢筋砼支柱的内错瓦斯尾巷底臌控制机制

为解决高瓦斯综放工作面内错瓦斯尾巷强烈底臌问题,采用现场实测、理论分析及相似模拟的方法揭示了底臌机制,并据此提出针对性的控制方法。结果表明:在支承压力作用下,底板两侧煤体发生剪切破坏,导致底板被切割为三角区,并在下侧塑性区挤压下抬升形成整体"一"字形底臌;受采动应力的强烈影响,两帮松动圈不断扩大,巷道有效跨度增加,巷帮下底板相继出现新的剪切滑移面,使更多底板煤体参与底臌,导致底臌量不断攀升。基于内错瓦斯尾巷底臌机理及其对支护方面的特殊要求,研发了新型大底座钢筋砼支柱,通过其"控底-助帮"作用实现底臌控制。即沿尾巷轴线布置一排钢筋砼支柱,将顶板荷载传递致底板中央以对其施加反向约束,继而减轻两帮载荷,抑制巷帮松动圈范围扩大,最终实现底臌控制。该控制方法应用于阳煤集团二矿80704综放工作面内错尾巷,成功维护了底板稳定。     

五阳矿厚煤层巷道底鼓机制及控制研究

针对五阳矿76#-2厚煤层专用回风巷道底板经常发生大变形破坏,通过研究厚煤层巷道底鼓机制及控制原理,提出对厚煤层巷道底板进行中、深部加固的治理思想控制底鼓.采用FLAC3D模拟了不同支护方法对底板的作用,研究表明:底板无支护,底板变形量为1.3～1.6 m,在采动应力扰动下,底板破坏范围将逐渐增大;采用锚网浆支护,底板塑性破坏区相应减少,但受到应力扰动的影响,底鼓量为0.7～1.0 m,仍不能满足生产需要;采用高强度锚索束分区注浆及混凝土条块耦合支护(锚混凝土浆支护),底板围岩塑性区明显缩小,底鼓量仅为0.24～0.38 m,达到控制底板变形的要求.通过对锚混凝土浆支护方法进行工程试验,结果表明:巷道两帮收缩量226 mm,底鼓量283 mm,分别减少了56.5％,83.4％,有效控制了厚煤层巷道底板的较大变形.     

Numerical simulation of the floor water-inrush in working face influenced by fault structure

Used numerical simulation method to study the floor water-inrush mechanism in working face which was influenced by fault structure, and set up many kinds of models and performs numerical calculation by fully using large finite element soft-ANSYS and element birth-death method. The results show that the more high the underground water pressure, the more big the floor displacement and possibility of water-inrush; the floor which has fault structure is more prone to water-inrush than the floor which not has fault structure, the floor which has multi-groups cracks is more prone to water-inrush than the floor which has single-group cracks. The numerical simulation result forecasts the water-inrush in working face preferably.     

回采巷道底板岩层结构的后屈曲性态研究

根据巷道底板岩层的赋存特点和非软弱破碎底板岩层的断裂特征,应用初始后屈曲理论和突变理论探讨了回采巷道底板岩层的失稳破断机理及其分叉后的屈曲性态,给出了底板岩层破断的必要与充分条件,得出了底板岩层破断后的隆起位移幅值及其两端的相对移近量,确定了底板岩层的位移幅值与两帮相对移近量之间的关系,并以鲍店煤矿某变电所硐室为例给出了工程实例。研究发现,巷道底板岩层的破断是由底板结构的动态分叉特性决定的;底板岩层破断后的水平推力表明了缺陷结构对于初始缺陷的敏感性。研究结果表明,底板结构分叉集中的剖分因子可剖分出岩层破断后的位移幅值;由底板结构的赋存状况、几何特征、岩层材料以及巷道两帮之间的距离,可确定底板两帮的相对移近量;底板岩层的位移幅值与其两帮的相对移近量呈大变形状态下结构的几何非线性特性。     

采动影响下底板暗斜井的破坏机理及其控制

针对采动影响下底板巷道围岩出现的大变形失稳及屡修屡坏的控制难题,综合现场调研、理论分析、数值计算及井下试验与实测等方法,对采动条件下底板应力的分布和传播规律及其与巷道围岩应力的关系、底板暗斜井受回采过程扰动的动态变形破坏特征、底板巷道的失稳机制及控制方法进行了系统研究。结果表明,围岩应力分布受超前支承压力在底板中传递的显著影响是底板巷道变形破坏的根本原因。在采动加卸载作用下,底板水平应力增量与垂直应力增量的异步变化引起围岩帮部的环向应力激增并破坏造成顶底板临空宽度的加大,进而导致顶板破断和严重底臌。采用高阻可让压锚索减小顶底板的临空宽度、抑制底臌大变形,提出了锚网索+注浆+底板锚索的控制方法。对江西高坑矿底板暗斜井进行了现场支护试验,围岩控制效果良好。     

马头门底鼓机理及防治技术研究

根据麦垛山煤矿副立井马头门围岩地质条件及巷道开挖支护后的围岩变形破坏情况,对其围岩力学性质特征进行了分析研究,揭露了巷道支护中存在的问题。根据马头门巷道底板的变形特征,分析认为造成底鼓的主要原因为底板岩层遇水强度弱化,并在受两帮挤压作用下,底板岩层弯曲变形,进而导致底鼓。基于巷道底鼓机理及原因,综合采取施工反底拱,打底板锚杆和底角锚索以及底板围岩注浆加固的防治技术措施对底板变形破坏进行控制;现场试验表明,该措施条件下底板变形得到了有效控制。     

Mechanics model and numerical analysis of floor heave in soft rock roadway

The mechanism of floor heave was analyzed by establishing mechanics models and solving differential equations. The amount of floor heave is proportional to the abutment pressure of surrounding rock, roadway width, and the distance of support pressure peak to the roadway and is inversely proportional to the elastic modulus of floor rock. Using FLAC2D to simulate floor rock grouting in soft rock roadway verifies the active role of floor rock grouting in the floor controlling of soft rock roadway; floor rock grouting and grouting range directly impact on the stability scope of surrounding rock, namely, with the increase of grouting range, the subsidence of roof, the approach of both sides, and the amount of floor heave decreased gradually, the stability of surrounding rock is enhanced.