巷道锚杆锚索协同支护数值模拟研究

基于锚杆、锚索协同支护原理,在围岩条件和锚杆、锚索其他支护参数一定的情况下,采用正交试验设计方法,运用FLAC3D数值模拟软件对锚索预紧力、锚索长度、锚索锚固长度3个支护参数对巷道围岩变形影响规律和它们之间的协同匹配关系进行研究分析。结果表明:影响围岩顶底板、两帮变形的主要因素是锚索预紧力,锚索预紧力的大小对巷道变形的影响最为显著,而锚索长度和锚固长度的影响相对较小;锚杆预紧力须和锚索预紧力协同配合,共同控制围岩的变形,预紧力为20kN的锚杆和预紧力为100kN的锚索在巷道顶底板变形控制中能达到很好的协同配合作用;巷道围岩顶底板和两帮的围岩稳定性控制的机理不同,需要采取的支护理念和支护参数也不同;锚索锚固长度对围岩位移变化的影响规律是锚索长度对围岩位移变化影响规律的侧面描述,呈负相关的关系。     

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。     

二次动压巷道高预应力锚杆锚索联合支护

煤峪口矿2706工作面回风巷为二次动压巷道,通过采用高预应力、高强度左旋螺纹钢锚杆与1×19股低松弛钢绞线锚索支护方式,配合W型钢带及其它支护构件,实现了锚索、锚杆联合支护体系的主动支护,有效控制了二次动压巷道围岩变形量,提高了巷道围岩整体的稳定性,取得了良好效果。     

全煤巷道锚杆锚索联合支护机理与效果分析

以同煤大唐塔山煤矿全煤巷道为例,采用有限差分数值计算软件FLAC 3D,对不同顶煤厚度、不同巷道布置位置、不同巷道高宽比、不同地应力大小、不同锚杆锚索预紧力等情况下巷道围岩受力与变形特征进行了研究。结果表明：顶煤厚度在10 m以内时,随着顶煤厚度增加,应力集中区范围扩大,应力值降低;巷道掘进与相邻工作面回采后在煤柱中形成的应力集中区呈近似“三角形”的分布特征;相同巷道高度下,随着巷道宽度增加,顶煤应力集中程度增加,底板岩体中应力值却降低;煤岩体强度越高,围岩应力值越大;锚杆锚索联合支护时,锚杆与锚索施加的预紧力应在锚固结构中形成相互连接、相互叠加的压应力区。井下试验表明,强力锚杆与锚索联合支护有效控制了巷道围岩变形,为全煤巷道提供了有效的支护手段。     

复合顶板动压巷道变形破坏机理与锚杆支护技术

薛虎沟煤矿为解决复合顶板巷道围岩控制和支护困难,通过理论分析、数值模拟并结合工程实践,对复合顶板巷道变形破坏机理及相应的锚杆支护技术进行了分析及应用。结果表明复合顶板动压巷道围岩变形破坏主要是锚杆支护的主动支护作用效果差,特别是复合顶板岩层节理裂隙发育程度高,会使巷道顶板的稳定性大幅降低;结合矿井实际地质条件,采用锚杆、锚索联合支护技术,提升了锚杆、锚索的预紧力,增强了联合支护的支护强度,提高了联合支护的主动支护效应,可有效控制复合顶板动压巷道围岩的变形破坏。     

断层构造影响带巷道全锚索支护技术

为了解决断层构造带内巷道的支护问题,针对车集煤矿2614工作面位于落差0~50 m断层影响内的地质状况,分析断层构造影响带内巷道支护的影响因素,研究得出巷道原有支护体系中锚杆失效的原因是围岩的破碎和锚杆长度的局限性使其无法提供足够的预应力;分析锚索支护的原理,和锚杆相比,锚索的长度、预应力及承载能力都比较大,更适用于断层构造影响带内的松软破碎围岩巷道的支护。同时,根据对原有锚杆支护失效的原因和锚索支护原理的分析,设计采用短锚索代替锚杆的全锚索支护,数值模拟结果分析和现场矿压观测数据都证明了全锚索支护的优越性。     

深部巷道不同支护形式的对比计算分析

为获得深部巷道的合理支护方法, 针对平煤四矿深部巷道, 采用ANSYS软件, 对被动支护、底板开放式锚杆组合拱支护、全断面预应力锚杆支护、关键部位加强支护等不同支护形式进行了对比计算分析。计算结果显示, 支护阻力大于0.2 MPa之后对巷道变形的控制作用较小, 仅通过提高被动支护阻力难以控制巷道变形; 与底板开放式锚杆支护相比较, 全断面预应力锚杆支护可显著减小巷道变形, 利于围岩承载结构的形成; 关键部位锚索支护可减小围岩应力集中程度, 同时使深部围岩承担荷载, 提高浅部围岩稳定性。综合分析得知, 对于深部巷道需采用强化支护结构强度、调动围岩承载能力、关键部位加强支护、全断面预应力锚杆支护等手段。     

锚杆支护、锚杆-锚索协调支护、全断面短锚索支护的对比分析研究

2145底抽巷受2145下顺槽掘进影响,产生明显变形破坏,且变形有加剧趋势,为保巷道稳定性,采用FLAC3D软件以2145底抽巷为对象,对锚杆支护、锚杆-锚索联合支护、全断面短锚索支护进行对比分析。结果表明:采用全断面短锚索支护对巷道围岩的变形和塑性区的控制效果优于其他两种支护,可以满足生产需要;且锚索受力比较稳定,能确保巷道稳定性,保证矿井安全生产。     

榆家梁矿大断面煤巷联合支护技术分析

论述了锚杆、锚索与梁联合支护的机理,针对榆家梁矿44102工作面回风巷大断面煤巷的具体情况,分析并计算了锚杆、锚索与梁联合支护的参数,得出了锚杆、锚索与梁联合支护可有效地控制巷道顶板离层,减少巷道围岩变形,取得了较好的社会效益和经济效益.     

强力锚杆锚索支护技术在破碎围岩巷道中的应用

通过强力锚杆、锚索支护技术在破碎围岩巷道中的应用,总结破碎围岩巷道破坏的主要原因及防治原则,针对此类型巷道的特点提出了破碎围岩巷道支护设计的思路,通过现场实践和理论分析,得出该支护设计可以有效控制围岩变形,确保巷道支护效果,为锚杆、锚索支护技术在煤矿破碎围岩巷道中的推广提供了实践依据。     

松软破碎巷道顶板失稳机制及围岩控制技术

针对滑动构造带特殊地质条件下巷道围岩稳定性差的特点,以翼城山凹煤业回风大巷为研究对象,采用现场观测、数值模拟等方法研究了滑动破碎围岩巷道U型钢支架变形特征及支护技术问题,提出采用不对称底角锚杆联合锚索支护技术,使巷道围岩非对称变形问题得到有效的控制,增强了巷道的整体稳定性。     

深部煤巷刚柔二次耦合支护围岩控制技术

分析了深部煤层巷道的围岩变形特点及采用刚柔二次耦合支护的理论依据，据此进行了锚杆与锚索支护参数确定，通过现场实测，巷道围岩变形得到了有效控制，取得了良好的控制效果。     

孤岛综放面巷道支护机理和技术研究

通过对综放面采空区侧向应力场和邻近采空区的煤体，顶板赋存状态的分析，提出孤岛综放面巷道围岩控制机理：（1）合理选择巷道位置，使巷道围岩应力小，稳定性好；（2）运用锚杆、锚索支护和注浆固化提高围岩承载能力；（3）支护体高阻让压适应围岩大变形，采用锚杆、锚索支护系统和高水速凝材料注浆固化技术，成功地维护了一个孤岛综放面的运巷和风巷，保证了孤岛综放面顺利回采。     

同忻矿8105回风巷支护技术研究

针对同忻矿8105大断面回风巷支护技术难题,本文采用了理论分析对大断面半煤岩巷围岩控制机理以及锚杆-锚索协同支护机理进行了分析,并提出支护方案;通过数值模拟研究了支护方案在巷道掘进时期以及工作面回采期间对围岩稳定性的控制效果,并最终通过现场实测对支护方案进行了验证,结果表明提出的支护方案能够对8105大断面回风巷围岩稳定性进行有效控制,能够满足工作面安全高效的回采要求。     

综放工作面回风巷锚网索联合支护技术优化

裕泰煤业15104综放工作面回风巷两帮为实体煤、顶板为含夹层的软弱顶板,采用锚网与锚索联合支护,支护参数不合理,巷道掘进过程中受相邻工作面回采影响,动压显现强烈,加之巷道断面较大,出现严重煤壁片帮、顶板下沉的情况。通过分析巷道围岩稳定性,对原支护参数进行优化,提出顶板采用短锚索+加强锚索支护,帮部采用锚杆+加强锚索支护。现场应用实践表明,锚杆、锚索受力稳定,巷道围岩变形量和顶板离层量均控制在合理范围内,对条件类似的综放工作面软弱顶板巷道控制有一定借鉴意义。     

煤巷锚杆锚索协调支护技术

针对唐山沟矿煤层巷道锚杆-锚索联合支护中存在的问题,在工程实践中采用了锚索适应围岩变形的技术措施,保证了巷道支护效果,降低了巷道维护费用和巷道事故率,保证了巷道安全.     

复杂应力条件下盘区大巷支护技术优化

针对寺河矿二号井97采区盘区大巷变形量大、支护体系失效的问题,采用围岩环境调查、理论分析等手段对巷道支护方式优化,提出了预应力"鸟窝"锚索、蛇形锚杆、金属网联合支护技术,提高了支护系统对巷道围岩的支护效果,巷道围岩的整体性及抗变形能力得到极大的提高,并为巷道锚杆支护设计提供了新的依据。     

应力异常区软弱顶板巷道全锚索支护技术

分析了煤矿锚索在使用中存在的问题,基于高预应力强力支护理论,在应力异常区、顶板软弱、矿压显现剧烈的巷道全断面采用高预应力短锚索支护技术。通过数值模拟对比,得出全锚索支护的预应力大小及作用效果均远优于普通锚杆、锚索支护,并能改善掘进面超前围岩受力状态。在潞新二矿W4203运输巷进行了全锚索支护试验,巷道顶板下沉量与原支护相比减小90%以上,变形得到控制,有效解决了巷道掘进过程中炸帮及大变形等技术问题,锚索间排距增大到1 200mm伊1 400 mm,大幅提高了巷道掘进效率。     

松软围岩溜子道巷道支护参数优化技术研究

针对大社矿921102溜子道掘进工作面锚杆、锚索着力基础较弱、顶板稳定性差,且参数不合理等情况,导致巷道无法在服务期内安全使用的问题,根据巷道实际所处的地质情况,采用理论分析和现场监测相结合的综合研究方法,进行锚杆+锚索联合支护。现场工业性试验表明,使用该支护方案,巷道顶底板及两帮移近量减小,能够缓解工作面巷道围岩变形破坏的问题,对类似地质条件下的溜子道掘进工作面巷道围岩控制具有借鉴意义。     

不同地质条件下的锚杆支护技术

影响巷道围岩完整性和稳定性的主要因素有巷道围岩强度、地应力、巷道断面形状和巷道断面尺寸等。不同地质条件下锚杆支护技术主要包括:松软围岩巷道锚注加固;复合顶煤巷锚带网加锚索联合支护;综放顺槽采用锚杆锚索联合支护;综放面末采锚网支护。