动压影响巷道U型钢支架-锚索协同支护机理及其承载规律

针对U型钢支架支护动压影响巷道强烈变形的支护难题，采用数值模拟方法，研究U型钢支架-锚索协同支护作用机理，提出了U型钢支架-锚索协同支护技术；在开展现场工业试验的同时，采用现场实测方法，监测动压影响由开始至结束过程中巷道围岩表面位移量、U型钢支架和结构补偿锚索实际承受载荷情况。研究结果表明：采用U型钢支架-锚索协同支护后明显改善巷道围岩应力分布，增大巷道浅部围岩残余强度，同时通过锚索的锚固作用，优化了U型钢支架承载性能，增大U型钢支架的承载能力和抗变形能力，提高了U型钢支架的整体稳定性，实现U型钢支架整体承载；当围岩变形压力较大时，U型钢支架随着围岩变形，巷道两帮和肩窝是变形压力最大的位置，相应地锚索为U型钢支架上述部位提供较大的抵抗变形力，阻止支架内突变形，同时U型钢支架作为一个整体结构，支架被束缚在有限的变形空间，而其余的大变形通过支架搭接部位缩动释放，实现了U型钢支架高阻可缩的特性。     

赵固一矿风化破碎巷道控制技术研究

赵固一矿部分巷道具有围岩破碎、软岩流变等特性,支护困难。针对巷道围岩的实际情况,对该矿原有的锚网喷支护方式和可缩性支架支护方式的失败原因进行分析,提出了运用高强度U型钢支架的支护方式来控制围岩的变形。利用数值模拟软件FLAC3D对锚网喷支护方式、可缩性支架支护方式与高强度U型钢支架支护方式进行对比分析。实测数据表明,高强度U型钢支架支护方式在风化破碎巷道支护中得到成功应用,并取得了良好的技术经济效果。     

深部岩巷U型钢支架屈曲变形失稳分析

根据朱集西煤矿11煤底板巷围岩工程地质条件和巷道变形破坏特征,结合U型钢多段支护特点,构建了U型钢支护支架—围岩承载力学模型,分析了深部软弱岩层条件下U型钢受力特征。通过支架承载能力的计算与校核,获得该条件下U型钢支架弯矩、剪力、轴力的分布特征,确定了应力集中分布的位置,对U型钢支架屈曲变形进行分析。提出了U型钢支护薄弱环节的加强支护方案,即在棚腿中部、肩窝和拱顶梁中部3个关键部位进行锚杆索配纵向钢带梁的支护方法,提高了支架—围岩的整体承载性能,使返修巷道的支护取得了良好的效果。     

松散破碎围岩变形控制与支护优化分析

针对松散破碎巷道变形大、支护困难等特点,结合江西中林矿井的具体情况,研究了松散破碎围岩的变形机理和支护方式。分析了锚注、U型钢可缩性支架、锚杆、锚喷4种基本支护方式的作用机理,提出了针对松散破碎围岩的锚索网注主动支护加U型钢联合支护方案和技术措施。实践表明:为维持松散破碎围岩的稳定性,首先必须优化和改善围岩的力学性能和受力状态,将原有被动让压支护改为主动支护,然后综合利用多种支护方式对松散破碎围岩巷道进行加强支护,才能改变松散破碎围岩巷道频繁失稳和经常返修的状态。     

半煤岩轨道下山支护技术研究

为解决郑煤集团某矿半煤岩轨道下山支护难题,通过对巷道围岩及支护变形破坏特征的现场调查分析,得出围岩强度低、U型钢支架结构稳定性差、无控底措施是巷道破坏的主要原因。据此从提高和充分发挥支护体承载能力出发,提出了全封闭支架+锚索结构补偿新型支护技术,并进行了现场工业性试验,试验结果表明,该技术能有效控制巷道围岩变形,保证巷道的正常安全使用。     

U型钢支护在主焦煤矿煤巷掘进中的应用

阐述了U型钢支架支护特点及原理,针对主焦煤矿22121掘进工作面的生产条件,选择U型钢支架进行支护,并确定合理的支架断面、梁腿、钢网、卡缆及连接板等支护参数。现场实践表明,该支护技术能够有效控制巷道围岩变形,具有良好的支护效果。     

综放跨采巷道棚-索耦合协同支护技术

芦岭煤矿Ⅱ82运输上山受上方Ⅱ927综放工作面跨采影响且巷道围岩比较破碎,通过分析巷道围岩失稳机理得出了导致U型钢支架结构失稳的原因及锚索支护合理位置,提出了棚-索耦合支护技术方案;利用U型钢支架形成的基本承载结构,通过壁后充填注浆实现了破碎围岩与U型钢支架的第一次耦合,再根据巷道围岩的变形特征和U型钢支架的结构失稳类型,通过合理布置结构补偿锚索实现支护结构补偿,使U型钢支架与锚索形成二次耦合支护,进而提高支架的整体承载能力和支护结构的稳定性,在整个跨采期间巷道顶底板移近量累计475 mm,两帮移近量累计206 mm。     

U型钢支架在深部复杂巷道中的应用

根据巷道工程实际情况选择合适的支护形式是充分发挥支护性能,进行有效、可靠支护的前提条件。U型钢可缩性支架在处于松散破碎断层带的深部复杂巷道中是一种有效的支护形式。文章结合具体工程实例,采用ANSYS分析了巷道开挖后围岩的应力和变形以及U型钢支架受力情况,通过后期监测,说明围岩处于稳定状态,在松散破碎断层带巷道中使用U型钢支护是成功的。     

高应力软岩巷道U型钢支架的结构稳定性及应用分析

为了解决构造应力场中软岩巷道的支护问题,分析了软岩巷道的变形特点,考虑轴力对弯曲变形的影响,通过理论分析得到了U型钢支架危险截面位置的解析解。在此基础上,提出护帮控顶技术,对U型钢支架的危险截面进行加固。理论分析表明,U型钢支架的危险截面位置取决于支架的截面面积、惯性矩、巷道的断面尺寸和侧压力系数。工程实践表明,采用护帮控顶技术对U型钢支架的危险截面进行加固,提高了U型钢支架的承载能力和稳定性,实现了支护体与围岩在强度、刚度和结构上的耦合,保证了巷道围岩的稳定性。     

棚索协同支护锚索间距理论研究与应用

为了确定U型钢支架和锚索协同支护系统中锚索的合理间距,分别建立了U型钢支架以及U型钢支架和锚索协同支护的力学模型,采用力法原理对力学模型进行分析,确定了棚索协同支护系统中锚索的间距。计算结果表明:棚索协同支护锚索的间距与侧压力系数、巷道的断面尺寸和埋深有关。建立了松散煤体侧压力系数的解析表达式,对U型钢支架和锚索协同支护进行数值模拟。模拟结果表明:棚索协同支护系统中锚索的合理间距显著地减小了巷道围岩的变形量、塑性区的面积以及U型钢支架的最大弯矩,实现了U型棚与围岩之间以及锚索与深部围岩之间的耦合支护。实践表明:采用锚索和工字钢对U型钢支架的各关键部位进行加固,能够有效地控制巷道围岩的稳定性,保证煤矿的安全生产。     

综放工作面外错瓦斯巷支护技术研究

常村煤矿综放工作面采用外错瓦排巷的方式,巷道变形量大。文章经过理论分析、数值计算等方式确定了合理的煤柱尺寸留设,采用全断面锚索支护的方式在常村矿井下瓦排巷进行了试验,放大了锚索的间排距,大大减少了锚索的长度,高强度、强力全断锚索支护技术真正实现了主动支护作用,充分发挥了围岩的自承能力;矿压监测数据分析显示,巷道变形得到了有效的控制,两帮移近量比原支护方式降低了90%以上,顶板离层基本无离层,顶底板移近量也明显减小,井下试验验证了该支护系统的科学性和合理性。     

高应力厚硬顶板巷道支护优化与应用

为解决耿村矿高应力厚顶板回采巷道变形严重与维护难的问题,采用现场调查的方法研究了巷道围岩变形特征,采用理论分析的方法分析了巷道围岩变形的原因,提出了符合该矿高应力厚顶板巷道的“高预应力锚网喷+注浆+U型钢支架”的支护方案。高预应力锚网喷维护浅部围岩稳定并调动深部围岩承载能力,注浆封闭巷道围岩裂隙并增强巷道围岩整体稳定性,U型钢支架提高支护的承载能力。实践表明,优化方案对高应力厚顶板巷道围岩控制效果良好,保证了巷道的正常使用。     

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。     

高应力软岩巷道变形与破坏机制及返修控制技术

针对高应力软岩巷道的大量变形与破坏问题,以江西曲江煤矿-850 m水平运输大巷为例,研究了变形机理和返修控制技术。首先,对该大巷的变形及破坏情况选取7个具有代表性的地段进行现场调查,发现变形与破坏形式主要包括两帮内挤、侧墙张裂、U型钢棚架弯曲或折断、底板鼓起和顶板垮落等;进行了X衍射实验和围岩内部变形结构的现场窥视,表明该巷道围岩含泥质矿物较多,松动圈较大(4 m左右)。然后,采用巴顿分类Q值、地质力学RMR值和松动圈估计值等将-850 m水平运输大巷的各调查段巷道稳定性归为Ⅴ,Ⅳ和Ⅲ类,相应地将这3类巷道称为垮冒巷道、特殊巷道和标准巷道,并给出了初步支护方案。最后,借助于工程类比、围岩分类、截面面积校核和提出的锚固段长度经验公式等方法得到了返修巷道锚索(锚杆)的长度、间排距、强度、直径和锚固段长度等主要参数。由此,-850 m水平运输大巷试验段巷道选取了"锚杆、金属网、喷浆、锚索、注浆和底板锚索"的综合支护方式。应用表明:经过147 d,巷道两帮收敛量最大值仅为66 mm,顶底板移近量最大值仅为119 mm,监测后期的收敛速率均小于1 mm/d,处于稳定状态。     

深井大断面软岩巷道围岩破坏机理与支护研究

根据滕东煤矿深部开采的地质条件,针对深部大断面巷道围岩变形破坏特征,通过现场观测和理论分析,深入研究了软岩巷道变形破坏机理;高地应力、低强度岩体、复杂的地质构造、支护体力学特性与围岩力学特性不耦合,支护时机不合理,是造成巷道持续性大变形与失稳的主要原因。为此,提出了深部软岩巷道支护原则和超前卸压与支护+锚网喷+高强鸟巢锚索+注浆加固联合支护方案。现场巷道位移监测结果表明,该方案可有效控制深部大断面巷道大变形。     

断层带破碎区巷道变形破坏规律与控制分析

介绍了袁店二矿F7大断层的发育情况,采用大型岩土三维软件FLAC3D分别对无断层岩体与有断层岩体2种情况下的巷道变形破坏规律进行了对比分析,结果表明,断层破碎区内巷道的应力卸压区范围更大,从而位移变化也较大,并根据其变形破坏规律,采用了全断面"U"型钢支护方式对巷道进行加强支护,监测结果表明,此支护方式能较好的控制断层破碎区内巷道围岩,保持了巷道围岩的稳定性。     

锚网索喷支护在深部大断面岩巷施工中的应用

结合兴安煤矿四水平中央泵房的工程实践,分析了在掘进巷道中锚网索喷支护的工程特点。工程实践表明,锚网索喷支护显著提高了围岩的强度和承载能力,有效地控制了巷道变形,是大断面岩巷施工的一种新的支护形式。     

大断面软岩斜井高强度钢管混凝土支架支护技术

查干淖尔矿主斜井泥岩段围岩变形量大,速度快,巷道支护困难,结合主斜井泥岩段膨胀性软岩的工程地质条件和围岩变形特征,并结合主斜井泥岩段的巷道围岩变形特点,设计了高强度钢管混凝土支架支护方案,其中,巷道断面采用马蹄形,钢管混凝土支架主体钢管选用194 mm×10 mm无缝钢管,充填C40钢纤维混凝土,辅助金属网支护和混凝土喷层支护。通过数值分析可知,主斜井泥岩段开挖后及时施加钢管混凝土支架支护方案,钢管混凝土支架承载能力大,能够提供强大的支护反力,限制巷道围岩向巷道空间的移动,保证巷道围岩稳定和支护结构可靠。通过巷道施工和现场监测分析可知,大断面软岩巷道高强度快速支护方案易于施工,能够维持主斜井泥岩段软岩巷道围岩的稳定。     

龙王沟煤矿61617工作面巷道片帮机理与稳定性控制研究

研究大断面全煤掘进过程的煤壁片帮机理及控制技术对煤矿的安全稳定生产具有重要的意义。以龙王沟煤矿61617工作面的掘进巷道为研究背景,采用理论分析、FLAC^3D数值模拟、现场应用等相互验证结合手段,得出了巷道煤壁片帮机理及锚杆控制非连续性变形控制机理,提出了解决巷道片帮的支护方案。研究表明:在巷道锚杆的支护效果范围附近,围压可以等效为锚杆支护所提供给煤岩体的支护阻力,因而可以通过增加支护使用的锚杆支护阻力的方式,弱化巷道周围煤岩受采动扰动而导致的滑动和张开现象,根据巷道煤壁片帮机理及锚杆控制非连续性变形控制机理,提出针对于龙王沟煤矿61617工作面大断面全煤巷道煤壁片帮的支护方案,现场应用效果良好,经过新的支护方案,巷道片帮问题基本上得以解决,为矿井的安全生产提供了有力的保障。     

深部高应力软岩巷道围岩控制技术研究

针对车集煤矿深部巷道特变形大、难维护等特点,采用理论分析、数值模拟和工业试验等综合手段,研究了深部高应力软岩巷道围岩控制技术,以原有巷道破坏现状为基础,分析了全断面分阶段支让协同控制技术体系,主要包括高应力大变形巷道初次强支让压技术、高应力巷道底板卸压技术、巷道二次强支强注稳定成巷技术,并进行了工业试验。研究得出,该技术具有明显的技术经济及社会效益,可进一步深化研究和推广应用。