深井软岩巷道破坏机理与围岩控制技术研究

矿井开采进入深部以后,原有的支护方式及支护强度已很难适应深井煤巷的变形特征,巷道围岩变形根本无法满足矿井安全生产的需要。该文通过对深井软岩巷道的变形破坏机理,采用锚杆为主的联合支护技术,实现了深井软岩巷道围岩控制的长期稳定,也为该类巷道推行锚杆联合支护技术提供了参考和借鉴。     

沿空掘巷技术在嵩山煤矿三软煤层中的应用

煤矿软岩问题一直是困扰煤矿生产和建设的重大难题之一,尤其是三软煤层地质条件下煤炭开采,巷道围岩矿压大,巷道变形快,底鼓严重。巷道围岩的突出特征是围岩由非均质层状岩体组成,围岩变形不协调而容易离层和失稳,表现为巷道变形破坏明显。河南省偃龙地区三软煤层地质条件下,综采工作面回风巷、运输巷煤巷变形的有效控制,一直是个技术难题。论述了目前传统的三软煤层地质条件下留设大煤柱掘进的煤巷,维护的现状及存在的问题。 以嵩山煤矿二二采区2203综采工作面回风巷4号段为例,结合现场实际情况,将沿空掘巷技术应用到该段煤巷掘进中,着重分析了沿空掘巷技术在三“软”煤层条件下煤巷掘进中的适用性。实践表明,在三软煤层地质条件下,沿空掘巷技术适用性强,相较于留设大煤柱掘进的煤巷,沿空掘进的煤巷巷道变形慢,得到了有效的控制,大大减少了返修量,具有很大的经济效益和社会效益。     

煤巷预应力锚杆支护技术研究与应用

阐述了全煤巷道围岩变形破坏特点及预应力锚杆支护机理,介绍了东荣三矿煤巷预应力锚杆支护技术试验情况及所取得的技术经济效果.     

深部强采动大断面煤巷围岩外锚-内卸协同控制技术

针对深部剧烈动压扰动影响下软碎煤体巷道围岩持续大变形破坏的控制难题,以某矿深部强采动影响区典型大断面软碎煤体巷道为研究对象,分析了深部煤巷经历强采动影响下的矿压显现规律,阐明了引起围岩大变形破坏的主要原因,得出了煤巷围岩的主要控制难点。基于此提出了深部强采动大断面煤巷围岩外锚-内卸协同控制技术,煤巷浅部围岩锚索注强化锚固技术提高了主体承载结构的围岩强度,为内部造穴卸压创造了良好的施工环境;两帮煤体深部应力高峰区采取大直径孔洞造穴卸压,阐明了在不破坏浅部锚固围岩稳定性基础上使煤巷两帮高支承压力峰值转移至造穴孔洞实体煤侧的卸压机制。内部大直径造穴孔的布置使深部煤岩体的变形向卸压孔洞群转移,为深部煤岩体持续向外运移提供让压补偿空间,浅部强化锚固能有效阻断深部煤岩体向煤巷空间运移,减少煤巷两帮围岩变形量;提出大断面煤巷围岩外锚-内卸的“固结修复、桁索强锚、内卸转移、内外协同”控制机理,并通过相似模拟及数值模拟的方法验证了煤巷围岩外锚-内卸协同控制技术的可行性。现场工程实践表明：煤巷采取外锚-内卸协同控制技术,有效抵御了大断面软碎煤体巷道在强采动影响下的两帮围岩大变形,显著改善了煤巷围岩应力状态...     

超前预注浆在高原松软煤层中的研究及应用

由于高原有其特殊的低温、低气压、煤层松软、煤层倾角大、围岩裂隙发育、地质构造极其复杂的特点,煤巷掘进支护方式的研究属世界性难题,无经验可借鉴与参考。针对此种情况,分析了软煤巷道掘进过程中的变形机理,通过深孔与浅孔联合布置方式进行了超前预注浆加固围岩,有效地控制了松软煤层的变形及冒落。     

大断面厚顶煤巷道围岩控制技术研究

分析了大断面厚顶煤巷道围岩难支护的原因为围岩破坏不确定性强、围岩变形破坏严重。通过理论分析、数值模拟研究了煤巷的破坏特征,提出采用具有“柔性”的锚杆和具有“刚性”的锚索联合支护技术,并运用数值模拟对支护方案的主要参数进行了研究。结合生产地质条件确定了煤巷的支护方案,现场实践表明该支护技术能有效控制大断面煤巷变形,支护效果较好。     

煤巷围岩变形预测系统的构建及应用

根据煤巷围岩收敛变形的监测数据,运用非线性拟合技术,选择4种非线性函数建立了煤巷围岩变形预测模型,实现对巷道围岩变形监测数据的回归分析与预测,并基于VB编程方法构建了煤巷围岩变形预测系统,实时动态反映煤巷围岩的稳定状态。     

三软回采巷道锚杆支护技术研究

随着开采深度的增加,三软煤巷是围岩剧烈变形的难维护的回采巷道.通过对锚杆对软岩巷道围岩的支护分析,提出加固帮角控制围岩稳定、高阻让压支护限制围岩变形和强化顶板保证安全的主动支护的思想,研究了合理的锚杆支护技术.     

复杂条件下全煤巷道锚杆支护技术

介绍了邢台矿在冲击性较软煤层条件下全煤巷道锚杆支护技术及支护工艺,并对围岩活动规律进行了观测、分析,得出了该条件下的全煤巷锚网矿压规律。     

裂隙水致泥化软岩巷道综合控制工程实践

裂隙水影响的极软岩巷道比一般软岩巷道变形破坏机制更为复杂.通过实践得知,治理此类裂隙水影响的软岩巷道的关键是控水,在成功阻断了裂隙水的泥化作用后,再配合高强预应力支护体系即可有效控制此类软岩巷道.在实践中提出了锚网梁索(桁架)高强度预应力支护体系与围岩内注浆为基础的综合控制围岩技术.通过在淮北矿业集团祁南煤矿裂隙水患严重的"三软"煤巷的支护实践,取得了大量的经验.该控制方法也成功地用于后续类似条件巷道.     

下伏开采软岩巷道底鼓机理与控制技术

综合运用现场实测、数值模拟与工程实践等手段,分析了磴槽煤矿下伏煤层开采软岩巷道围岩的变形破坏特点,揭示了下伏开采软岩巷道底鼓机理：下伏煤层采动使巷道底板成为碎裂结构,并致使巷道两帮产生收敛变形挤压底板;破碎的巷道底板在地应力和集中应力共同作用下向巷道内移动,形成底鼓。提出了由预留变形量、初次高性能锚网喷支护、锚注二次加固、底角高性能锚固与注浆加固组成的底鼓控制技术。工程应用效果表明,所提出的底鼓控制技术有效地控制了巷道底鼓,保证了巷道围岩和支护结构的稳定,可为其他下伏开采软岩巷道的支护设计与底鼓控制提供理论依据和实践参考。     

新义煤矿软煤层煤巷联合支护技术研究

煤矿软岩巷道支护困难的问题一直是困扰煤矿生产和建设的难题之一。义马煤业集团新义煤矿煤层属于典型的"三软"煤层,巷道支护问题影响着巷道的施工速度及施工安全。该矿通过对巷道围岩变形量观测,掌握了巷道围岩变形规律,并结合该矿实际地质条件提出了五种支护方案并对方案进行了优化,最后决定一般条件下采用锚杆锚索联合支护,当巷道变形严重时采用锚杆锚索与U36型钢支护相结合的方式。经现场试验,该支护方案能够满足生产需要。该成果对于软岩巷道支护具有一定的参考价值和指导意义。     

深部厚煤层巷道失稳破裂演化过程离散元模拟研究

为研究深部厚煤层巷道围岩失稳破裂演化过程,以某煤矿厚煤层巷道为工程背景,采用离散元中随机分布三角形单元块体集合模型研究巷道开挖失稳。对深部厚煤层巷道围岩失稳破裂过程中位移、应力演化规律分析发现:两帮围岩水平应力释放相对于顶底板剧烈,竖向应力反之;围岩竖向应力释放的主要部位是巷道中部。结果表明,深部厚煤层巷道失稳破裂演化的2个主要特征为:1)顶板出现"尖顶型"垮冒,巷中是围岩失稳的关键部位;2)顶底板离层破坏严重。并对其相应机制进行分析:顶底煤岩松散破碎,自稳能力差,顶底板径向应力释放相对剧烈,巷道矩形断面顶、底板受力能力差等因素,导致围岩顶底板离层变形。基于深部厚煤层巷道失稳破裂的演化规律,给出锚索悬吊组合支护方式,结果表明该支护方式可有效地控制厚煤层巷道变形。     

“三软”煤体复杂多变复合顶板煤巷动态支护技术

针对“三软”煤巷支护难题,分析其围岩变形破坏特性、围岩和支护体的相互作用关系,特别是围岩对支护的动态力学响应等问题,从最优支护方案、最佳支护时间、后期补强等巷道支护全过程出发,提出以左旋高强预应力锚杆、M型钢带、超高强让压锚索、锚索梁等新型高强支护方式为关键技术手段的动态支护技术。该支护技术在枣园煤矿22071机巷得到了成功应用,可为相类似煤层巷道提供参考。     

三软煤层巷道布置优化与联合支护技术研究

为解决三软煤层回采巷道围岩大变形难支护和区段间留设大煤柱资源浪费的问题,对巷道布置和支护方式进行了优化,采用了厚煤层错层位外错式沿空掘巷相邻巷道联合支护的方法.首先采用极限平衡区法确定沿空巷道煤柱留设5m,建立了关键块B力学模型,计算分析了关键块B不会发生滑落失稳与回转失稳;其次介绍了相邻巷道联合支护技术;最后采用FL...     

西曲矿12312工作面回采巷道围岩支护优化研究

三软煤层掘进巷道,围岩变形具有变形速度快、持续时间长等特征。12312回风巷原采用锚网索支护方式,受到顶底板以及煤层松软、承载能力差等因素影响,巷道围岩变较大,支护方案难以满足围岩控制需要。为实现巷道围岩有效控制,为此提出综合使用架棚、锚杆索、注浆方式对巷道支护进行优化。在12312回风巷现场应用后,巷道顶底板及巷帮变形得以较好控制,可满足后续掘进以及采面回采需要。     

薄煤层开采软弱煤岩体巷道变形特征与稳定控制

针对百色矿区薄煤层开采条件下半煤岩巷道大变形及难控制等问题开展了一系列研究工作。首先,在巷道工程资料与数据的基础上,开展了薄煤层回采巷道工程地质特征的分析,发现薄煤层巷道围岩地质构造普遍较为复杂,岩体完整性差;现场监测了回采巷道围岩的变形全过程,分析了掘巷影响阶段、掘巷影响稳定阶段和工作面回采期阶段等时期的围岩工程行为及变形特征。然后,根据所收集的岩样和自制的煤岩组合体试样,分别进行了点载荷强度和不同高度比的煤岩组合体力学强度试验,结果表明,此类岩石力学强度较低,煤体与岩体破坏呈不均匀性。最后,在现有的理论基础上,分析了半煤岩巷道的滑移机制,推导了煤岩体层间滑移与巷道围岩失稳的本构方程,根据锚索的挤压承载和锚杆抗剪作用机理等阐明了软弱半煤岩巷道控制原理和支护要点,提出了以"顶板预应力长锚索+帮高刚度桁架锚索"为主体的"锚、网、索、梁"整体支护技术。支护试验表明:所提出的支护技术对于半煤岩巷道的控制效果较好,围岩变形在可控范围之内。     

破碎软岩回采巷道支护技术研究

根据首旺煤矿2#煤层回采巷道围岩特征,基于理论分析及数值模拟,对软岩巷道的变形破坏机理及锚杆(注浆)+锚索支护技术进行了研究,提出采用"锚杆(注浆)+锚索"联合支护方案。     

软弱厚煤层巷道变形特征及支护技术

针对软弱厚煤层巷道支护中存在的问题,分析了软弱厚煤层巷道变形破坏特征,提出采用由高预应力锚杆、单体锚索、锚索桁架组成的联合支护系统。以金海洋公司5203巷道为例,分析了生产地质特征,并将该套支护系统应用于现场支护试验,试验结果显示顶板控制效果良好,对同类巷道的支护设计具有一定的参考价值。