岩性弱结构巷道破坏失稳分析

针对煤系地层层状岩体结构特征，提出了岩性弱结构与弱结构体的概念；分析了岩性弱结构巷道围岩变形破坏的特点与失稳机理，讨论了巷帮弱结构体的失稳模式。其结果对工程实践有一定的参考价值。     

沿空动压巷道围岩弱结构控制技术

针对沿空动压巷道在上区段工作面回采,即受到第一次采动影响时的围岩变形破坏特征,分析巷道围岩尤其是围岩弱结构体(护巷煤柱)的破坏失稳机理,并根据现场试验情况,研究沿空动压巷道在第一次采动影响(上区段工作面回采)时的围岩弱结构的控制机理,提出合理的围岩弱结构控制技术与方法,为类似条件下巷道的支护与维护提供参考、借鉴。     

基于弹性孔理论巷道围岩结构失稳数值计算

针对巷道围岩结构失稳问题,基于弹性孔理论系统总结了开挖扰动诱发片帮的4种类型,分析顶板结构、巷道围岩失稳机制;采用FLAC3D有限元数值计算软件分析巷道围岩结构失稳机理和灾变特征,巷道经过支护后顶板运移量大幅度减小,同时减缓覆岩整体性破坏程度。结果表明,受巷道掘进扰动影响下顶板更易发生结构失稳,巷道支护能够有效阻碍覆岩顶、底板运移,缓解岩体灾变概率,动力灾害得到有效控制,巷道实现安全掘进。     

深部围岩遇弱结构瓦斯抽采钻孔失稳分析与成孔方法

针对煤岩长钻孔过泥岩、构造带和软煤层成孔难的实际问题,根据现场实测煤岩力学参数,采用大变形FLAC3D软件对丁集煤矿-910 m水平11-2回风平巷抽采钻孔进行计算机数值模拟,解算出钻孔的应力场、位移场和塑性破坏区变化规律,得到的钻孔围岩二次应力弹、塑性分布特征与理论计算结果完全一致。当侧压系数不等于1时瓦斯钻孔二次应力分布、塑性区、钻孔径向位移不再呈圆环状分布,钻孔顶、底部孔壁位移量约为两侧孔壁位移量的2倍,随着岩体侧压系数的升高,钻孔围岩应力集中程度升高,钻孔径向位移增大,围岩塑性区半径增大,钻孔稳定性降低。随钻孔围岩强度强化区范围的增加,钻孔二次应力影响范围减小,塑性区半径减小,孔壁径向位移减小,钻孔更容易达到稳定平衡状态。基于注浆固化成孔新理论,对丁集煤矿1412（1）工作面巷道抽采钻孔围岩弱结构破坏失稳进行了有效控制,并用工程实例进行了验证。     

几何弱结构巷道稳定性分析

根据护巷岩(煤)柱的结构特征，提出了几何弱结构巷道与弱结构体的概念。在理论分析与数值模拟的基础上，讨论了几何弱结构巷道的围岩应力、塑性区形态和岩(煤)柱留设的原则。     

巷道围岩中的裂隙发展与弱结构体

为了获得对深井巷道更加安全可靠的支护参数,基于宏微观裂隙对岩体稳定的重要影响,提出了深井巷道围岩中裂纹的形核过程和其损伤后形成“类板结构”和“块体结构”等问题．研究了深井巷道围岩中裂隙的产生和发展过程,阐述了巷道两帮裂纹在开挖后的二次应力作用下产生张性扩展破坏的机理,结合围岩中支承压力分布的特点,分析出其中存在5个力学性能不同的分区,在宏观张裂区的裂纹面将未受损伤的相邻岩石分割成厚度较小的“类板结构”,在宏观剪裂隙区“块体结构”的进一步失稳也会导致“类板结构”的形成,在压力的作用下“类板结构”发生屈曲。结果表明：“类板结构”的屈曲与后屈曲变形是引起巷道严重片帮与垮落的主要因素．     

巷道位置对岩体工程结构失稳破坏的影响

本文论述了岩体工程问题数值模拟的原理和方法，并针对具体矿井的某采区，采用计算机数值模拟方法，分析研究了巷道位置对岩体工程结构失稳破坏的影响规律，这一工作旨在为设计巷道位置提供力学依据。     

柴里煤矿失稳巷道的研究与防治

柴里煤矿二水平巷道围岩失稳、变形、破坏严重、底板臌起，严重制约了矿井的安全生产，每年为修复失稳巷道投入了大量的人力、物力，形成了修复一破坏一再修复的循坏。     

锚固体梁的失稳破坏形式分析

通过锚固体无拉力梁力学模型解析和模型试验，发现锚固体梁在受载变形过程中，由于梁轴向受动荷载挤压作用，以压力拱形式维持不同变形阶段的动态平衡；当岩体强度及摩擦力不足时，引起剪切滑落失稳和挤压破碎失稳，否则，当挠度超过一极限状态时，将产生回转变形失稳。     

深部过断层巷道失稳破坏机理及控制技术研究

为探究过断层巷道失稳破坏机理,以淮南矿区顾北煤矿南翼带式输送机巷为工程背景,通过FLAC3D数值模拟对围岩失稳破坏机理进行研究。计算结果表明,断层会导致巷道围岩变形急剧增加、围岩塑性区范围增大。基于松动圈实测和数值模拟结果,针对该巷道提出了4项稳定控制原则及具体支护方案,通过工业性试验取得了很好的效果,对深部过断层巷道围岩控制具有重要意义。     

"三软"煤层顶板工程地质分类及变形机制

围岩的地质、工程地质特性是影响软岩巷道稳定性的主要因素,也是巷道支护设计的依据.从沉积岩石学和工程地质的观点出发,以邢台矿业集团显德汪矿的"三软"煤层巷道为研究对象,深入分析了巷道围岩的沉积岩石学特征,对主采煤层顶板的工程地质性质作了进一步评价.以工程类比法探讨了高地应力对软岩巷道的控制作用,得出了软岩巷道变形破坏力学机制的新认识,为支护设计提供依据.     

兴隆庄煤矿采区巷道布置方式的特点及发展趋势

总结了兴隆庄煤矿厚煤层开采先后所用“采区巷道布置方式”特点与存在的问题。由此提出 ,为不断适应采煤工艺变革的要求 ,“全煤采区巷道布置方式”将是兴隆庄煤矿“厚煤层采区巷道布置方式”的发展趋势。     

考虑损伤效应深部锚固巷道蠕变破坏模拟分析

首先通过深部泥岩数字散斑蠕变试验,发现分级加载第Ⅰ阶段泥岩试件表面变形集中现象明显,表明该岩体在较低应力水平开始出现损伤,并随着载荷级别增加,逐渐演化为一条剪切破裂带,直至整个试件发生破坏;然后引入损伤变量Dt,建立考虑损伤效应的加锚岩体非线性BKS蠕变损伤模型,采用FISH函数编制程序实现其在FLAC3D中的开发;最后采用BKS蠕变损伤模型对口孜东矿锚固围岩支护控制进行数值模拟。结果表明:深部岩体的损伤特性增大了蠕变破坏区范围,且在锚固范围外仍出现蠕变破坏,深部围岩内部非连续性破裂现象明显。同时将模拟结果与现场钻孔探测结果进行对比分析,证实了数值模拟研究中考虑损伤效应更能客观地反映深部岩体的蠕变破坏特征,对深部巷道破坏机理研究有指导意义。     

基于流变试验的软岩巷道变形破坏机理分析及支护技术

软岩巷道变形破坏是煤矿深部开采软岩巷道支护的重大灾害之一。基于刘庄矿区深部泥岩现场三轴流变试验和数值模拟,对软岩巷道变形破坏机理及支护技术进行了分析,采用最小二乘法中的阻尼最小二乘法(Marquardt法)逐次线性化的间接方法,利用非线性流变力学模型,拟合得到泥岩蠕变本构方程,分析得出刘庄矿区深部软岩巷道的合理支护方式：(1)采用反底拱和全封闭的施工方式,减小巷道的维修工作量;(2)顺层掘进的重要峒室,其锚杆的方位应尽可能和层面垂直,将弱面串联成一体;(3)底板锚注控制底板大变形。     

交错巷道巷间围岩承载结构稳定性分析

针对普遍存在的矿井交错巷道围岩体稳定性及支护问题,运用极限平衡分析和弹塑性力学建立交错巷道巷间围岩稳定性分析判别方程,探讨了交错巷道巷间围岩稳定性主要影响因素,并进行了工业性试验。结果表明:交错巷道巷间围岩体受围岩水平应力集中叠加影响,围岩破坏自巷间围岩体上下表面向中部延伸,加之巷间围岩体尺寸有限,一旦破坏贯通将致使巷间围岩承载存在失稳隐患;交错巷道巷间距越小,越近乎平行布置都会加剧巷间围岩破坏且诱发巷间围岩破坏贯通,合理设计断面尺寸及下方巷道合理支护强度可有效控制并维持围岩稳定;现场采用交错巷道联合支护方案后,交错位置上巷道断面完整无较明显变形且下巷道围岩最大变形量小于100 mm,支护效果显著。     

回采巷道顶板离层分析与监测技术

分析了锚杆支护回采巷道顶板离层的形式及影响因素,提出了顶板离层的监测方法。     

赵楼矿深部软岩巷道变形破坏机理及控制技术

基于赵楼煤矿井底车场巷道围岩矿物成分分析、室内岩石力学试验、巷道地应力测试、围岩松动圈测试等巷道地质力学测试技术手段,深入揭示了深部巷道围岩变形破坏机理;针对赵楼煤矿深部巷道低围岩强度与高应力的支护难题,提出了以内注浆锚杆为核心的锚杆+锚索+锚注“三锚”联合支护体系;为反映深部巷道、硐室开挖后围岩的变形特征与支护结构受力情况,对巷道围岩收敛变形与锚杆受力情况进行了实时监测.监测结果表明,采用“三锚”联合支护体系能够有效地控制深部巷道围岩的大变形及底鼓,保持了巷道的长期稳定与安全.     

巷道复合顶板变形破坏特征与冒顶隐患分级

煤层顶板岩性复合及分层厚度变化大,稳定性差异显著。针对巷道层状复合顶板条件,采用现场探测、数值模拟、理论分析等方法,研究了顶板岩层结构分类、顶板变形破坏特征与平衡结构及冒顶隐患评价。研究表明:巷道复合顶板岩层结构可分为坚硬岩层、软弱岩层、下软上硬、下硬上软、软硬渐进、硬软相间及软硬相间等7个类型。对于较差的顶板岩层结构,在层面和节理影响下,巷道顶板下位分层形成离层、随动稳定状态的铰接岩块结构及亚稳定状态的裂隙弯曲结构,其范围和承载能力与顶板岩层结构类型有关,顶板变形和锚索延伸量呈现不协调性。采用锚索是否破断失效作为分级指标,建立了冒顶隐患的分级方案,划分了典型顶板岩层结构的隐患等级,对3个级别的冒顶隐患进行了安全评估。     

煤巷层状顶板压曲破坏现象分析

将煤巷顶板层状岩层视为薄板,按两端固支和简支边界条件,导出了压曲临界应力计算公式。结果表明,临界应力与厚垮比及边界是条件关系密切,据此指出顶板岩体结构和工程尺寸是顶板稳定性的决定性因素。由公式定性解释了顶板锚杆支护机理为增大层理面粘结力和减跨作用。