松软破碎厚煤层巷道合理支护参数的数值模拟研究

某矿4302轨道平巷原有的锚杆支护技术不能有效的发挥作用,导致部分巷道变形严重,维护条件差,维护费用高。针对该轨道平巷地质生产条件,提出了3种可行的支护方案,采用数值模拟方法模拟研究了不同方案的应力分布、塑性区范围以及巷道表面位移特征,通过比较分析,确定了合理的支护方案。现场实测表明,采用新支护方案后,围岩变形得到有效控制。     

近距离煤层采空区下回采巷道高强稳定型支护技术

为了解决某矿29101工作面轨道平巷掘后不久,顶板大面积下沉,致使工字钢顶梁压弯,棚腿弯曲内移等问题,采用现场调查分析和数值模拟,研究总结了巷道失稳破坏主要因素及不同支护方式下巷道围岩应力、位移和工字钢支架弯矩分布特征.研究结果表明:加大支护强度、提高围岩残余强度、充分发挥围岩承载能力、及时形成有效稳定承载结构可控制巷道浅部围岩强烈剪胀变形.根据锚杆(索)支护作用原理及数值模拟分析结果,提出了以高强预应力锚杆、锚索支护为基础,辅以工字钢支护的高强稳定型支护技术.实践应用证实,该支护方案效果良好,能有效控制巷道围岩变形.     

置孔释压支护材料孔型排列方式研究

为合理解决深部高应力软岩巷道支护难题,有效控制围岩变形,实现巷道长期稳定,以青云煤矿020202轨道平巷为研究对象,基于巷道能量转换规律验证了置孔释压支护技术对深部高应力软岩巷道的支护可行性,并运用理论分析与物理相似模拟实验手段,对置孔释压材料6种不同孔型排列方式进行了抗压强度及连续变形量比较,筛选出材料最佳孔型排列方式为正方形排列。将原支护方案与正方形排列的置孔释压支护方案进行数值模拟和现场应用对比,结果表明:正方形排列方式的置孔释压支护方案与原支护方案相比,巷道围岩塑性区范围明显减小,顶底板及两帮变形量降幅达到70%以上,巷道支护效果明显,围岩变形得到有效控制。     

近距离煤层联合开采动压影响回采巷道的支护

为解决近距离煤层联合开采动压影响回采巷道的支护难题,以某煤矿11201工作面轨道平巷为例,通过对煤层开采底板围岩稳定性的数值模拟及理论分析,得出11201工作面轨道平巷恰好处于上部工作面开采形成的最大破坏深度范围附近,是该巷道变形破坏的主要原,提出了U型钢支架加锚索结构补偿的支护技术。现场工业试验结果表明,随着工作面临近,受工作面超前支承压力影响,巷道顶底板和两帮相对位移均有所增大,但围岩变形总量不大,围岩变形得到有效控制,保证了巷道的正常安全使用。     

软岩巷道支护数值模拟研究及工程实践应用

针对软岩巷道围岩变形量大、支护困难等问题,以平舒煤矿轨道大巷为工程背景,利用FLAC数值模拟软件对比分析不同支护方案下巷道围岩变形特征,提出了"锚—网—喷—注浆"的联合支护方案;工程实践表明:该支护方案有效的降低了巷道围岩变形量,避免了巷道围岩失稳破坏,同时证明了该支护参数的合理性。     

极近距离煤层采空区下巷道补强支护参数研究

为解决华烨煤矿4301工作面轨道平巷掘进后顶板大面积下沉问题，采用现场调查、理论分析和数值模拟方法研究了巷道失稳的变形特征，分析了不同支护方案下的围岩屈服强度、垂直应力以及顶板垂直位移变化情况。结果表明：棚式支护结构对顶板具有有效的围岩承载能力，确定了以高强预应力锚杆支护为基础、辅以间距为2m的“11#工字钢+单体液压支柱”钢棚式主动支护方案。工程试验证实，该支护方案效果良好，有效控制了围岩变形，解决了顶板下沉问题，并节省了生产投资，提高了企业经济效益。     

1201运输平巷支护及快速掘进技术研究

针对1201运输平巷顶板为泥化软岩,易发冒顶事故且掘进速度慢的问题,分析了运输平巷围岩破坏失稳原因,从巷道支护方案和施工工序进行优化设计。工程实践表明,采用上述技术可有效控制巷道围岩变形并实现快速掘进。     

羊东矿深部整修巷道围岩注浆加固支护技术

以羊东矿52轨道平巷中部160 m整修段为研究对象,针对巷道围岩结构,通过钻孔窥视仪观测巷道围岩破坏程度及破坏范围,为巷道整修注浆加固设计提供科学依据。注重“支护体-围岩”共同作用,采用巷道全断面注浆加固控制围岩变形,通过矿压观测验证注浆效果,观测结果表明,围岩深部基本无变形,围岩表面收敛量控制在120 mm以内,并趋于稳定,注浆后巷道变形得到有效控制,满足巷道在服务期限内的稳定性要求。     

基于FLAC~(3D)的运输平巷支护技术研究

为满足矿井工作面的衔接要求,潞宁孟家窑矿需对下准采工作面运输平巷进行有效支护。通过地质资料调查、围岩等级性确定,提出相应支护方案,并对支护方案进行模拟分析。研究结果表明:该巷道围岩等级属于Ⅱ类围岩,选用"锚索+锚杆+网+钢带"联合支护方案,数值模拟得出巷道围岩塑性区与顶底板及两帮移近量较小。通过现场实测,巷道围岩变形较小,说明所选支护方案比较合理。     

钱营孜煤矿沿空掘巷围岩控制技术研究

钱营孜煤矿W3214工作面运输平巷为沿W3212工作面采空区掘进的沿空巷道,为了控制沿空巷道围岩的剧烈变形,研究了围岩控制技术。根据沿空掘巷围岩控制原理,并针对W3214工作面运输平巷具体的工程地质条件,提出高强度高预紧力锚网索支护技术方案。现场实践表明高强度高预紧力锚网索支护体系能有效控制沿空掘巷围岩的稳定性。     

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.     

新奥法在矿山软岩平硐掘进中的实践应用

深部巷道围岩的合理支护是现代矿山深部开采时亟需解决的关键性技术。大水沟矿区2815中段开拓巷道,由于埋藏深而地压大,围岩稳定性差。经过机械开挖扰动,巷道围岩应力重新分布,冒顶现象严重。为了控制地压对巷道围岩的影响,确保巷道掘进工作安全进行,矿区通过现场分析研究后采用新奥法,最终顺利通过这一软岩破碎区。对新奥法的基本原理和实际应用进行研究的结果表明,软弱破碎岩体中的巷道掘进,使用新奥法成本低、效率高;随着围岩变形量增加,塑性能释放量增大,支护厚度增加;此后随着蠕变时间增长,巷道围岩变形量不再变化。准确把握围岩变形特性,合理确定支护参数和支护时间,能经济有效地保证巷道围岩的稳定性,具有非常重要的工程价值。     

复合顶板沿空掘巷围岩控制研究

为研究复合顶板沿空巷道围岩变形破坏机理及控制技术,基于该类巷道变形破坏特征的分析,得到巷道变形破坏的主要原因是没有考虑复合顶板沿空巷道围岩特性、支护强度低、变形不协调和没有发挥围岩的承载能力,揭示了复合顶板沿空巷道围岩变形破坏机理,研究了合理的围岩控制技术:1)优化临时支护工艺,减少复合顶板空顶时间,2)喷浆封闭围岩,防止复合顶板风化,3)高强度高预应力锚杆支护、底角锚杆、二次支护增加复合顶板层间结合力,提高两帮承载能力并控制底鼓,4)向采空区倾斜锚索增强基本顶关键块稳定性,保护内承载结构.工业性试验结果表明,围岩表面位移和复合顶板离层得到有效控制,基本顶很快稳定.     

黔西高瓦斯工作面沿空留巷“卸-支-护”技术研究

为解决黔西高瓦斯工作面沿空留巷效果不理想的问题,以新田煤矿1404工作面为工程背景,提出了沿空留巷“卸-支-护”技术及其具体内容。针对沿空留巷的不同参数进行数值模拟,综合分析得到了适用于1404工作面沿空留巷的最优参数。基于模拟得到的结果在该工作面进行工业性试验,并进行持续监测验证了“卸-支-护”技术应用效果良好。研究结果表明：(1)沿空留巷“卸-支-护”技术在三者共同作用下,有效的控制了巷道的变形,留巷效果良好；(2)通过确定合适的切顶角度和柔模袋宽度,根据顶板情况确定切顶钻孔深度可以有效改善切顶和留巷的效果；(3)现场观测结果显示,留巷的顶底板最大移近量414mm,两帮最大移近量211.4mm,巷道变形量可控,能够满足留巷后期的使用需求。表明通过沿空留巷“卸-支-护”技术能够有效切顶卸压,承载顶板变形,从而有效的控制沿空留巷的巷道变形,保障了留巷的正常使用,降低了后期维护的费用。     

深部大变形巷道围岩稳定性控制方法研究

针对深部高应力巷道围岩大变形难以控制的问题,采用Kastner等相关理论,研究了支护阻力对深部高应力巷道围岩变形的影响,揭示了其变形难以控制的力学本质,提出了巷道围岩稳定性控制新的支护理念。深部高应力巷道围岩大变形主要来自于两部分:1巷道周边浅部破碎围岩的扩容与剪胀等非连续性变形;2高应力致使巷道围岩产生的以塑性变形为主的连续性变形。研究表明:目前的支护水平对巷道围岩的连续性变形影响十分有限,总是存在一部分变形量无法控制,即深部巷道围岩存在"给定变形"。为实现巷道围岩稳定控制,降低支护成本,巷道围岩支护理念应由变形控制向稳定控制转变,确保巷道围岩均匀、协调变形,消除冒顶与片帮等不安全隐患,增强巷道围岩整体性与稳定性。因此,对于深部高应力巷道围岩稳定性控制,可在巷道掘进时预留一定的变形空间以容纳围岩部分"给定变形",支护结构应具有一定的连续性变形能力,又能持续提供较高的支护阻力,以维持巷道围岩的完整性与稳定性,保障巷道围岩的均匀、协调变形。工程实践结果表明:考虑预留变形并采用"可接长锚杆+刚性长螺纹钢锚杆+锚网+W钢带+喷射混凝土"综合控制技术为主,并辅以可接长锚杆强化顶板支护方案可较好控制巷道围岩的稳定性,保障了巷道服务期间的安全使用。     

深井复杂软岩联合支护技术实践

潘一矿东区井底车场岩性以软岩为主,且受F32大断层影响,巷道变形失稳现象严重。通过对已施工的软岩巷道变形特征进行分析,提出了预留变形量的锚网索喷+套36U型钢棚+喷注浆的联合支护设计。实践表明,该支护设计能有效控制软岩巷道变形,为解决复杂条件软岩巷道支护问题提供了参考。     

特厚煤层大断面巷道支护设计及分析

在特厚煤层中掘进的巷道,巷道周围围岩均是煤岩。为了进一步研究特厚煤层中巷道周围煤体的变形和破坏特征,确定合理有效的支护形式和支护参数,保证煤矿的安全顺利生产,选取南阳坡5#煤层中的1条巷道为研究对象,巷道断面形式为圆弧拱形,宽4.3 m,弧顶高度3.4 m,为大断面巷道。在确定巷道断面形状和尺寸的基础上,对巷道进行支护设计,并结合现场监测和数值模拟方法,确定了锚-网-索支护方案。工程实践表明：该方法能够有效的控制巷道周围煤岩的变形,支护效果好,两帮和顶板的位移得到了有效的控制,巷道变形短期内即趋于平稳。且支护成本大大降低,支护采用锚杆锚索,减少了支护所用时间。该支护方法具有较高的应用价值,应积极推广应用于生产。     

南方复杂条件下的薄煤层开采巷道围岩支护问题及对策

针对复杂地质条件下南方薄煤层开采巷道出现的大变形与控制等问题,开展了一系列现场调查、理论分析和试验等研究。首先,分析了南方煤层地质条件、巷道变形特点和支护中存在的突出问题,同时进行了大量巷道变形的现场调研;然后,研究了薄煤层巷道变形破坏的影响因素和作用机理,主要体现在泥质岩类的物化膨胀与裂隙扩容、半煤岩巷道接触面滑移、水平构造应力挤压、工程扰动偏应力影响和高瓦斯孔隙压力弱化作用等;最后,阐明了复杂条件下薄煤层开采巷道的控制原理,强调应重视发挥巷道深部稳定岩体的承载能力,增强巷道围岩侧向支护作用,实现高阻让压和改善巷道围岩的整体力学强度等。提出了高强度自动让压桁架锚索支护系统和叠加拱“长、短”密集锚索支护技术,并分别进行了软弱半煤岩巷道的返修控制和松散煤岩体巷道支护技术的现场试验研究。监测表明,支护后的巷道围岩变形量都在可控范围之内,满足生产要求。     

金属矿山深部出水巷道收敛变形处理实践

对河钢集团矿业公司南区分公司2^#副井-475 m水平巷道收敛变形进行了治理。采用止浆墙注浆治水, 使巷道施工条件利于后续支护; 然后采取长管棚结合钢支架进行强力支护, 并对围岩进行喷浆。此方法在治理巷道涌水的同时有效完成巷道收敛变形的控制, 确保巷道的稳定性。     

煤矿巷道锚网支护机理及围岩变形规律分析

为了改善锚网支护的耦合效果,研究了煤矿巷道锚网支护技术及围岩变形规律,理论分析了护网受力,并给出了锚网支护的强度耦合标准;采用FLAC3D数值模拟软件,模拟分析了不同方案条件下巷道塑性区、应力和位移分布.研究得出,进行锚网支护后,巷道围岩变形得到有效的改善,且采用锚杆+格宾金属网支护后,巷道护表效果明显,能够有效抑制巷...