高应力软岩巷道围岩变形机理及支护技术研究

随着矿井采掘深度的不断增加,在开采深部巷道时巷道及工作面所承受的应力水平逐步增高,特别是软岩巷道的地压显现更加明显,巷道围岩破坏严重,深部高应力软岩巷道的支护问题越来越突出。镇城底矿为解决22213工作面回风巷在原支护参数下围岩变形量过大问题,在对泥质胶结软岩特点以及支护难点分析的基础上,对围岩支护进行重新设计。采用大变形恒阻锚索、高强锚杆对顶板支护,并增加顶板岩层锚杆（索）锚固长度,巷帮采用锚索进行补强加固。支护完成后,顶板、巷帮最大变形量分别控制在71 mm、115 mm以内,有效解决了泥质胶结软岩巷道围岩变形量过大问题,提高了围岩的稳定性,可对矿井地质条件相似的软岩巷道的支护优化设计提供参考。     

不稳定围岩巷道综合加固技术研究

提出采用综合加固技术提高围岩稳定性,具体是：巷帮采用注浆方式提高破碎煤体强度及承载能力、通过表层喷浆封堵围岩裂隙、巷帮及顶板采用锚索补强。依据胶带巷实际情况,对巷道综合加固参数进行设计,现场应用后,巷帮、顶板变形量均在安全值范围内,可满足巷道掘进以及后续使用需要,取得较为显著的应用成果。     

掘进巷道过陷落柱破碎围岩控制技术研究

依据5301运输巷与TX1、X181陷落柱间位置关系以及陷落柱内破碎岩体发育情况,对围岩支护参数进行设计。现场应用后,运输巷掘进过陷落柱期间顶板、巷帮围岩处于稳定状态,变形量最大分别为156 mm、142 mm,围岩控制效果显著。研究成果可为其他矿井回采巷道掘进过陷落柱围岩控制提供经验借鉴。     

巷道掘进过地质构造带的注浆加固技术研究

针对河南某矿30906回风巷掘进过地质构造带时,巷道围岩易出现变形、顶板易发生冒落等问题,基于回风巷的地质及工程概况,为该巷道设计了注浆加固方案,提出应用注浆锚索来加固顶板岩层、采用锚索来补强巷帮煤体,并通过喷浆来减轻空气、水等对围岩的腐蚀弱化作用。实际应用表明,综合采取相关措施后,该回风巷在过地质构造过程中,巷道顶板未出现严重冒落问题,巷道围岩也未发生严重变形,巷道顶底板的最大收敛量小于140 mm,巷帮最大收敛量小于37 mm,取得了较好的控制效果。     

矿山近距离交错巷道硐室结构稳定性控制研究

矿山的硐巷布局受矿井设计,经济效益和使用等条件的影响。存在多个硐巷之间的距离较近的情况,例如平行和倾斜的交错排列的狭窄空间中的多巷道布置。近距离交错不相交布置的巷道围岩较单一布置破坏严重。交错巷道巷间岩体一旦发生失稳,进一步引起交错巷道巷间岩体整体失稳的情况,对安全生产和巷道的正常使用造成严重影响。由于实际生产需要往往在井底车场、采区转运车场等附近出现空间近距离交错巷道布置形式,目前针对多巷道布置及交叉巷道研究较完善,但近距离空间立体交错巷道的研究需要更加完善。     

掘进巷道安全高效过断层技术研究

掘进巷道安全高效过断层,是实现煤炭高效开采的重要保障之一。3702运输巷掘进范围内揭露多个断层,其中DF20对巷道掘进及围岩控制影响较为显著。通过超前钻孔探测发现,该断层有一定涌水性且断层影响范围内煤岩体破碎,封堵断层导水裂隙以及提高破碎煤岩体稳定性是实现巷道安全高效过断层基础。基于此,提出综合使用超前注浆+撞锲方式封堵导水裂隙,并提升破碎煤岩体稳定性,采用锚杆+U型钢架棚方式控制围岩,并根据现场情况对设计施工方案。现场应用后,巷道掘进过断层影响范围掘进速度为8.0 m/d,耗时2 d即可通过断层影响范围,期间围岩始终保持稳定且未有淋水情况,巷道得以安全高效过断层。     

矿山近距离交错巷道硐室结构稳定性控制研究

矿山的硐巷布局受矿井设计,经济效益和使用等条件的影响。存在多个硐巷之间的距离较近的情况,例如平行和倾斜的交错排列的狭窄空间中的多巷道布置。近距离交错不相交布置的巷道围岩较单一布置破坏严重。交错巷道巷间岩体一旦发生失稳,进一步引起交错巷道巷间岩体整体失稳的情况,对安全生产和巷道的正常使用造成严重影响。由于实际生产需要往往在井底车场、采区转运车场等附近出现空间近距离交错巷道布置形式,目前针对多巷道布置及交叉巷道研究较完善,但近距离空间立体交错巷道的研究需要更加完善。     

掘进工作面矿压观测数据分析与研究

通过对120502轨道巷设置多个观测点,观测了120502轨道顺槽顶板离层仪的变化数据和120502轨道顺槽表面位移量数据,现场观测数据表明:120502轨道顺槽顶板离层不大,该巷道从180 m处开始进入120501工作面采空区影响范围、从327 m处进入120601工作面采空区影响范围。通过观测,对120502轨道顺槽顶板影响不大。同时帮部加固后位移量及位移速度明显减小。离层量已基本趋于稳定。在后期掘进过程中,原则上不得留顶煤,且巷道破顶量保持在0.8～1.2 m。     

关于矿产巷道支护技术的探究

根据目前井下矿产开采的现状,在钻井扩产过程中,矿井出口岩石周围的应力无形地增大,岩石甚至煤层的长度增大,岩体周围的断裂常常变形或脱落,增加了安全生产的风险。因此,文章研究提出在选择矿产支护技术的形式时,必须充分考虑深层围岩的特点、环境条件和矿产建设条件。要科学合理地运用井下巷道和内部硐室的支护技术手段,选择适合矿山隧道实际需要的加固方法,提高隧道支护技术的强度、抗压强度和防水效果。确保巷道支护技术的安全、有效、科学和稳定,防止井下作业过程中发生安全事故。     

综采工作面小煤柱留巷巷道支护技术研究

结合寺河矿东五盘区东翼巷道加固实际,在综采工作面小煤柱留巷巷道支护技术方案选择的基础上,就注浆加固施工技术的控制要点展开分析。期望能提升综采工作面小煤柱留巷巷道支护施工质量,进而实现煤炭开采安全性的有效保证。     

深部软岩巷道支护方案数值模拟研究

为确定某煤矿安全生产的巷道支护方案,以其601综采工作面顺槽开挖为背景,利用FLAC2D数值软件模拟,并对比分析了有无预应力桁架两种支护方案下巷道围岩的位移.应力和塑性区分布状态. 结果表明:采用原支护方案时,巷道顶板.两肩角及两帮等多处出现应力集中,塑性区域较大,并且巷道的变形量大,两帮的变形位移高达1 m;采用预应力桁架支护时,巷道顶板应力分布状况良好,只有两肩角及两帮深处岩体出现了应力集中,但塑性区域明显减小,巷道变形有较大改善,两帮变形位移降至0.0106 m,深部软岩巷道的损伤变形降低显著,在实际应用中取得了良好的效果,为煤巷支护设计提供了一种可行的方法.      

动力扰动下深部出矿巷道围岩的变形特征

以冬瓜山铜矿井下900 m深处的出矿巷道作为研究对象,基于“隔一采一充一”阶段凿岩、分段崩落的回采方案,利用FLAC^3D数值模拟软件研究了静动态开挖过程中出矿巷道围岩的变形特征。模拟相关岩体力学参数由三轴压缩及频繁冲击扰动试验数据折减获得,采用Mohr-Coulomb模型进行静态开挖分析,结合Strain-Softening模型进行动态扰动影响模拟分析。研究结果表明：爆破产生的扰动促使围岩变形加剧,但不会改变静态开挖时围岩变形演化的规律;开挖时巷道周边产生应力卸荷现象,且顶板出现拉应力,靠近采场巷道两帮应力离散性大,造成顶板易产生拉伸破坏,靠近采场巷道两帮易发生片帮;结合深部出矿巷道实际稳定情况,推测巷道顶板及靠近采场部位易产生破坏,需加强支护,其余部位稳定性相对较好。     

金川矿区深部巷道支护效果评价及参数优化研究

巷道支护问题一直是矿业工程中的难题,特别是在深部软岩巷道中,能否提供持久、有效的支护直接影响着矿山的安全生产和可持续发展。“双层网锚喷+U型钢拱架”联合支护是目前金川矿区在深部巷道支护中较常用的支护方案,为了解该方案的支护效果,在二矿区814 m分斜坡道上设立试验段,采用现场监测与数值模拟计算相结合的方法,对该试验段巷道的支护效果进行评价,并针对支护的薄弱部分提出改进措施。研究结果表明：（1）在当前支护条件下,巷道顶板和两帮围岩得到了较好的控制,但底鼓问题严重,最大位移可达110 cm;（2）针对当前支护方案的薄弱环节,提出增加锚杆长度、提高锚杆强度和增加底板支护等补强措施;（3）设计了一组参数优化方案,并对其支护效果进行了数值模拟分析,认为该优化支护方案能够有效地控制巷道围岩变形,并弥补原支护方案的缺陷。     

基于岩体分级的内蒙古黑牛王矿山支护设计理论研究

内蒙古黑牛王铅锌矿地压显现明显,矿体松散破碎,开采损失贫化大.在采动作用下常出现局部冒落,严重影响了矿山的安全生产.为维护巷道的稳定性,通过对黑牛王铅锌矿的现场工程地质调查,结合室内岩石力学实验,基于Q、RM R、GSI分级对矿区岩体进行质量评价,并通过理论分析,在岩体质量分级结果的基础上提出采用分类支护方法.围岩较稳...     

急倾斜中厚矿体长矿房连续开采干式充填采矿法

露天转地下急倾斜中厚矿体目前主要采用空场法、崩落法和尾砂胶结充填法进行开采,然而一些特殊区域不能采用尾砂进行充填,为了提高回采效率,需结合矿山地质条件研究与之相适应的采矿方法。针对青龙沟采区北矿段露天转地下急倾斜中厚矿体,依据矿岩体工程地质条件及其稳固程度,结合矿山现有采矿装备与充填条件,在阶段空场法分段凿岩、落矿的基础上,提出了长矿房连续开采干式充填采矿方法。依据矿体形态划分阶段,在首采阶段最下分层开掘凿岩巷道,上一分层预控顶为下一分层开采提供凿岩巷道;采用中深孔连续落矿的同时,利用废石等对采空区进行干式充填。该采矿方法简化了矿块开拓设计,大大减少了采准、切割工程量,缩短了采准、切割时间;通过采用连续开采减少矿柱留设,提高矿石回采量;采用干式充填体控制采场地压。在青龙沟采区北矿段现场进行的工业试验表明：对急倾斜中厚矿体采用长矿房连续开采干式充填采矿法实现了高强度和大规模集中开采,提高了矿块的回采率,降低了矿产资源损失量。     

开挖卸荷扰动下的深部巷道支护及其效果评价

为了解决某金矿深部巷道存在的围岩灾变损伤严重、支护结构濒临失效的问题,开展了有关深部巷道开挖卸荷和采动影响耦合作用下的开挖损伤研究,并针对性地提出围岩变形控制方案。运用FLAC^3D软件从应力集中—迁移演化、位移场和塑性区分布3个方面对该支护方案的支护效果进行深入探讨,并结合现场工程试验监测所获得的实时原位数据进行分析对比。研究结果表明：深部破碎化巷道在开挖扰动下塑性区扩展趋势明显,两帮肩部及侧墙底角处应力集中程度较高,底板所受破裂损伤压力最大,高应力向巷道深部迁移,最终巷道开挖影响区停留在半径的2~4倍。同时,验证了针对这种工程环境所施加的喷—锚—网联合支护替代传统的U型钢架、锚杆支护做补强支护这一围岩控制方案能够更好地发挥破碎化围岩的自承载能力,有效抵御巷道的变形破坏,具有良好的支护效果,能够为类似工程环境的矿山深部巷道围岩变形控制和支护设计提供合理化建议。     

高应力破碎巷道锚注补强支护技术

某矿山运输巷道在地应力、地质条件及开采工艺等因素的综合影响下,出现严重的应力集中,导致片帮及垮冒现象频发。通过对巷道破坏形式的现场调研,同时结合组合拱原理,提出了锚注(砂浆锚杆+注浆加固)补强支护技术。基于普氏理论及注浆原理,对支护参数进行了设计,介绍了相关的施工工艺。实际应用效果显示:锚注支护技术对高应力破碎巷道具有较好的适用性,有效提高了巷道的稳定性,具有广阔的推广应用前景。     

破碎出矿巷道围岩变形机制数值模拟研究

研究了九顶山铜钼矿2 480 m水平201采场出矿巷道开挖后的二次应力分布及巷道变形机制。首先根据现场工程地质勘查和室内岩石力学试验对巷道围岩进行了岩石力学参数确定;在此基础上运用FLAC3D数值模拟软件研究了巷道开挖后的应力应变状态,分析了围岩变形机制。研究结果表明,围岩条件不同的出矿巷道其二次应力分布影响范围有所差异,但围岩主应力总体上表现为由巷道边墙中下部位的压应力集中带逐步过渡到拱顶、底板一定范围内的拉应力集中带。     

地表超高渣堆对井下巷道稳定性的影响研究

The continuous growth of the height of the coal mine surface slag heap will make the stress size and distribution characteristics of the surrounding rock of the underground roadway under it change significantly, which will seriously lead to large deformation or damage of the roadway, and affect the safe and efficient production of the mine. Based on the geological occurrence conditions of coal strata, mining production and the actual situation of surface super-high slag pile in Wuhushan Coal Mine, a threedimensional model of surface slag pile and underground mining face in Wuhushan Coal Mine is established. The characteristic parameters of roadway surrounding rock stress peak value and location, mining influence range under different slag pile heights have been simulated and calculated, and then the influence law of different slag pile height on roadway stability is analyzed. Combined with the measured data of roadway deformation, the safety critical height of the surface slag pile is initially determined. The research results have important reference value for the safe and efficient production of similar mines.     

中深孔分段落矿嗣后充填采矿实践

为提高三山岛金矿-600 m以下中厚矿体采矿强度,采用上向中深孔分段落矿嗣后充填采矿法进行开采。首先,在采场上盘和顶柱下方分别施工支护巷道,进行长锚索预支护,有效保证了上盘围岩及采场顶柱的稳固性;其次,在分段采场开采分次爆破过程中,通过上分段上盘支护巷道进入采场,随后进行顶板处理,保证了采场顶板安全;最后,分段采场回采完毕,立即进行充填,缩短了采空区暴露时间,减少了围岩移动。实践证明,该采矿方法具有生产能力大、安全高效及采矿成本低的优点,满足了矿山生产规模扩张的需要,创造了巨大的经济效益和社会效益。