高应力泥岩顶板巷道围岩失稳特征及控制分析

通过对高应力泥岩顶板回采巷道破坏特征、力学变形机制及失稳原因分析,建立了回采巷道锚杆-锚索支护区变形协调方程,提出了高应力泥岩顶板回采巷道围岩控制关键技术,确定了预留断面高强预应力锚杆-锚索协调变形支护方案,并对设计方案进行了数值计算与工业性试验。结果表明:高应力泥岩顶板巷道表现为顶板破碎严重及离层量大、两帮呈非对称收敛变形与底鼓量大的特征;高应力及泥岩顶板软弱围岩是巷道围岩产生破坏的内在原因,锚杆-锚索支护强度过低及锚杆-锚索支护区非协调变形则是巷道围岩破坏失稳的外在原因;古汉山矿13051回采巷道围岩为高应力-节理化-膨胀性复合型(HJS)软岩,为Ⅰ_(AB)Ⅱ_(AB)Ⅲ_(ABD)复合型力学变形机制,采用设计支护方案后,巷道围岩变形能利于释放,围岩压力减小,锚杆-锚索受力均匀,巷道围岩变形保持在可控范围内,预留断面高强预应力锚杆-锚索协调变形支护利于巷道围岩稳定。     

破碎巷道围岩变形机理及支护技术研究

针对木瓜煤矿10-208回采巷道施工期间因受巷道围岩破碎、地质条件复杂等因素影响,围岩出现变形大、难支护等问题。对回采巷道变形破坏机理进行了分析,提出了采用“注浆加固+锚杆索”支护方案对围岩变形进行控制。现场应用结果表明：回采巷道过围岩破碎段掘进期间,顶底板及两帮累计变形量最大值分别为49.5 mm和64.6 mm,围岩变形破坏得到有效控制,为类似工程地质条件巷道围岩控制提供了一定的参考。     

破碎巷道围岩变形机理及支护措施研究

注浆加固+锚索支护方式使破碎围岩巷道形成一个整体,能更好地控制围岩变形破坏。本文针对木瓜煤矿10-208回采巷道施工期间因巷道围岩破碎、地质条件复杂等因素影响,围岩出现变形大、难支护等问题,采用理论分析与现场实践相结合的方法,对破碎围岩巷道支护措施进行了研究,提出了“注浆加固+锚杆索”支护技术。现场实践结果得出巷道过围岩破碎段掘进期间,顶底板及两帮累计变形量最大值分别为54.5mm和64.6mm,表明“注浆加固+锚杆索”支护技术可对破碎围岩巷道变形破坏进行有效控制。     

近距离煤层下巷道合理位置确定及支护方式

为解决近距离煤层采空区下巷道支护难的问题,采用数值模拟方法研究了云冈矿311盘区11-1#煤层采空区下极近距离11-2#煤层51115回采巷道的合理位置布置,根据51115回采巷道不同层间距的变化情况,采取了锚杆+钢带+锚索联合支护锚杆、锚杆+钢带+3眼斜拉锚索梁联合支护、11#工字钢金属棚等支护方式,有效控制了围岩变形。     

大跨度破碎煤层巷道围岩控制及支护技术

针对王庄煤矿3045工作面回风顺槽跨度大、煤层破碎、巷道变形破坏严重的情况,为提高该巷道围岩控制质量,首先分析了大采高小煤柱巷道围岩的变形及受力特征;通过运用极限平衡理论合理确定煤柱尺寸、对大跨度破碎煤层巷道围岩控制机理进行分析,并结合王庄3045工作面实际情况给出了相应的围岩控制技术方案。基于原锚杆支护方案已不适应围岩控制要求,运用正交试验及数值模拟对原巷道支护参数进行优化。通过巷道表面及深部位移观测结果得知:沿空掘巷期间巷道表面最大位移量230 mm,工作面采动期间最大位移量1 049 mm,变化量均在工程允许范围内。工程实践证明围岩控制效果显著。研究实践结果对于其他大跨度破碎煤层条件下大采高小煤柱巷道围岩控制及支护参数选择具有指导意义。     

煤矿千米深井巷道围岩支护-改性-卸压协同控制技术

针对煤矿千米深井、软岩、强采动巷道围岩大变形难题,以淮南新集口孜东矿350 m超长工作面运输巷为工程背景,分析了巷道围岩大变形、支护构件失效原因;采用理论分析、实验室试验和井下试验方法,从围岩物性劣化、偏应力诱导围岩扩容、软岩结构性流变及超长工作面采动影响等方面,揭示了高地应力与超长工作面强采动应力叠加作用下巷道围岩大变形机理。以此为基础提出千米深井、软岩、强采动巷道支护-改性-卸压协同控制理念,采用数值模拟对比研究了无支护、锚杆支护、锚杆支护-注浆改性、锚杆支护-注浆改性-水力压裂卸压4种方案巷道围岩应力、变形及破坏规律,阐述了巷道支护-改性-卸压协同控制原理。研发出CRMG700超高强度、高冲击韧性锚杆支护材料,研究揭示了锚杆受拉、剪、扭、弯及冲击复合载荷作用的力学响应特征;开发出微纳米无机有机复合改性材料及配套高压劈裂注浆技术;研发出分段压裂水力压裂卸压技术与设备,形成了巷道支护-改性-卸压协同控制技术。基于上述研究成果,提出口孜东矿示范巷道支护-改性-卸压布置方案与参数,并进行了井下试验与矿压监测。监测结果表明,巷道围岩协同控制技术应用后,巷道变形量降低50%以上,锚杆、锚索破断率降低90%,工作面采动应力明显减小,有效控制了千米深井、软岩、强采动巷道大变形。最后,对下一步的研究工作进行了展望。     

两渡煤业21018回采巷道围岩控制技术研究及应用

针对两渡煤业回采巷道的支护问题,采用理论分析及数值模拟的方法,对21018回采巷道原有支护方案进行了优化设计,优化后的支护方案如下：顶锚杆规格为Φ20 mm×2 500 mm,间排距为900 mm×700 mm,顶锚索规格为Φ18.9 mm×8 300 mm,间排距为1 600 mm×1 400 mm,帮锚杆规格为Φ20 mm×2 200 mm,间排距为900 mm×700 mm.并在21018回采巷道进行了现场试验,现场监测数据显示,巷道围岩变形量不大,优化后的支护方案可有效约束巷道围岩变形。     

平沟煤矿020903工作面回风巷多次采动影响围岩稳定分析

采煤工作面回采巷道受采动影响矿压显现剧烈,复杂采动影响不利于回采巷道围岩稳定控制,致使支护工程问题日益凸显。本文以平沟煤矿020903工作面回风巷为研究对象,运用FLAC3D数值模拟技术,对多次采动影响下的回采巷道围岩应力环境变化、围岩变形破坏特征、承载结构进行数值模拟分析,分析得知:903回风巷处于邻近902采空区的围岩应力环境,同时存在来自903工作面回采影响,多重采场围岩应力叠加,围岩应力环境复杂变化造成巷道变形速率快、变形量大且支护较为困难,为此提出903回风巷采动巷道"锚索+锚杆+钢筋梯子梁+网"联合支护方案,实现对巷道的帮顶围岩的保护,进而充分发挥围岩本身的自承能力实现采动巷道的围岩控制。     

泰业煤矿动压巷道围岩加固技术研究及应用

为改善泰业煤矿8302回风顺槽沿空掘巷期间,原支护方案难以有效控制巷道围岩变形的问题,进行加强支护研究。调查结果显示,受8301工作面采动影响,8302回风顺槽围岩裂隙发育、完整性降低,导致巷道网兜现象明显,局部发生掉顶,巷道围岩变形较大。提出增大锚杆(索)预紧力和帮锚杆长度、缩小锚索间距的加强支护方案。现场实测结果表明,采用加强支护方案后,巷道顶底板和两帮累计移近量分别稳定在52.70和116.51 mm,巷道围岩变形控制效果显著。     

高预应力强力锚杆在易风化顶板巷道中的应用

长平煤矿大采高回采巷道为大断面沿底掘进巷道,为解决其顶板极易风化破碎且受大采高采动影响的支护难题,在理论分析和数值模拟的基础上,结合巷道实际地质赋存条件和应力场分布规律,采用高预应力强力锚杆支护系统进行该工作面巷道支护.掘进期间监测巷道围岩变形量不大,顶板几乎无离层现象,回采期间监测巷道表面位移及巷道整体变形量在工程允许范围内.结果表明,高预应力强力锚杆支护能有效地控制顶煤微裂隙的扩张,使得顶板不易风化,同时能够有效控制采动造成的巷道围岩变形与离层.     

孟家窑煤矿11505特厚煤层工作面回采巷道围岩控制技术研究

为保障11505运输顺槽围岩的稳定,根据巷道赋存特征,采用FLAC3D数值模拟软件进行锚杆支护合理参数的模拟分析,确定顶帮锚杆长度分别为2 600 mm和2 400 mm,顶角锚杆与帮角锚杆的安设角度分别为75°和25°,基于锚杆支护参数的模拟结果进行巷道锚网索支护方案的具体设计,并在巷道掘进期间和工作面回采期间进行围岩变形量的监测分析。结果表明:11505回风顺槽在该种支护方案下,巷道掘进期间及工作面回采期间围岩变形量均较小,满足回采巷道的使用要求。     

大采高回采巷道锚杆预应力支护研究

以补连塔矿22309回采巷道为工程实例,分析它在掘进前和回采时巷道围岩变形规律,对在零原应力场条件下,应用FLAC~(3D) 模拟软件对大采高回采巷道进行模拟支护。通过对锚杆不同支护参数匹配方案进行实验,从而得出预应力锚杆的支护原则进行此类巷道的支护。     

小回沟煤矿回采巷道围岩稳定性分析研究

结合小回沟煤矿实际工程地质条件,利用FLAC3D分析研究了2201回采工作面在推进过程中巷道稳定性。研究结果表明,应力升高段巷道采用锚杆锚索支护可以较好地限制围岩的大变形,满足通风行人的需求;当巷道进入支撑压力段时,仅依靠锚杆锚索联合支护已无法限制围岩的变形和破坏,通过架棚和点柱的补强支护可以明显降低围岩的破坏。     

采动影响下软岩巷道围岩稳定性控制技术

为了有效控制新元矿3107工作面采动影响下软岩巷道围岩的合理变形,通过分析软岩巷道变形规律及失稳特征,提出了"高预紧力锚杆+帮部锚索+底角锚杆"的围岩支护方案,并对采动期间围岩变形量和围岩变形速率进行持续监测。结果表明:3107工作面运输巷在现有支护方式下围岩变形量合理,满足安全生产要求。     

综采工作面回风巷支护方案研究与应用

以莒山矿f3201工作面回风巷道为工程背景,通过基于数值模拟的系统分析法,综合考虑各种影响因素,给出了巷道具体支护方案。现场监测了采动影响下巷道超前压力、围岩变形量、变形速度及锚杆受力情况。实践表明,所确定的巷道支护方案合理,锚杆支护有效,可以满足工作面回风及辅助运输要求。     

大断面巷道锚网索支护优化设计

1301工作面两回采巷道变形速度大,支护效果不够理想。运用UDEC数值模拟软件对锚网索支护参数进行了优化设计,对锚杆(索)进行了预紧力设计。现场工业试验巷道围岩变形观测结果表明:巷道支护效果良好,围岩变形得到有效控制。     

近断层采动巷道变形破坏机制与控制技术研究

针对红岭煤矿近断层采动巷道(15141上巷)掘进期间围岩非对称变形破坏与支护结构失效严重等现象,对其变形破坏机制与控制技术进行了数值模拟与工程应用研究。结果表明,断层附近的非对称采动应力场、巷道关键部位的剪切滑移破坏以及煤岩体碎胀变形是造成该类巷道非对称大变形和支护失效的主要原因。利用非对称耦合支护原理和让压锚杆工作原理,提出了该类巷道围岩控制技术,即采用高强让压锚杆、锚索以及注浆加固对关键部位进行加强支护,控制关键部位的剪切滑移破坏、提高其承载能力,减弱围岩关键部位产生的差异性变形,促使支护结构均匀承载,从而实现控制巷道非对称大变形的目的。工程实践表明:采用高强让压锚杆、锚索与注浆加固的非对称支护技术后,巷道变形量与非对称性得到有效控制,巷道围岩稳定性大幅提高。     

打通一煤矿破碎煤岩巷中锚杆支护优化及其应用

为解决煤岩巷道围岩力学性质差,受采动影响强烈,支护效果差、成本高等特点,以打通一矿W22602回风巷为工程背景,运用组合梁理论和悬吊理论对原有的锚杆支护参数进行优化设计;运用FLAC3D数值模拟方法,研究了锚杆直径、长度、预应力、间排距等参数与巷道围岩塑性区、表面位移、应力分布的关系;揭示了煤岩巷道的变形规律,提高了锚杆支护围岩体的承载强度、抗压抗剪能力。理论与现场试验表明：大间距、高强度、高预应力锚杆支护对破碎围岩巷道支护可靠性高,且能够大幅度地降低工程成本;与原来的支护方案相比,巷道两帮移进量降低了63.7%,顶板下沉量减低44%,掘进速度提高了25%,平均每米的掘进成本降低了350元,可见优化后的支护方案能有效控制围岩变形,加快巷道掘进速度,降低巷道成本。     

干河煤矿2-106工作面运输巷支护技术应用

干河煤矿针对2-106工作面运输巷巷道的严重变形现象,采用布置测站的方法对围岩变形进行观测,结合矿山现有研究资料得出巷道变形主要原因受巷道断面、底板岩性以及采动压力的影响.在对原有支护方案采用增设锚杆和底板增设防水措施后,在2-106工作面回采时,巷道底鼓量降低至210 mm,优化后的支护方案改善了巷道围岩变形.     

锚杆锚索联合支护在大断面不稳定围岩煤巷中的应用

本文以南阳坡矿408-2巷掘进工作面的支护为工程背景,在大断面回采巷道掘进工作面中探索使用锚杆+锚索联合支护形式。结果表明,锚杆+锚索联合支护方式巷道围岩变形过程较为平缓,围岩更快进入变形稳定阶段,能有效地保证巷道围岩稳定。