特厚富水软岩巷道钢管混凝土支架支护技术研究

为解决查干淖尔一号井井底车场极软岩巷道支护问题,结合井底车场巷道围岩物理力学性质和原有支护条件下巷道破坏情况,运用修正的芬纳公式估算出围岩压力为0.9 MPa,计算理想状态下原有支护体可提供的支护反力为0.718 MPa,以支护体可提供的支护反力大于巷道稳定所需支护反力作为巷道稳定的必要条件,认为原有巷道发生变形破坏的主要原因是支护体支护反力不足,提出了钢管混凝土支架+厚混凝土喷层复合支护方案进行巷道返修,该方案理论上可提供1.48 MPa支护反力。结果表明:巷道返修完成2年后,两帮最大移近量为89 mm,顶底板最大移近量为142 mm。混凝土喷层没有开裂现象,巷道未发生明显变形,基于钢管混凝土支架支护技术的复合支护能有效控制巷道围岩变形。     

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。     

新安煤矿深井软岩硐室钢管混凝土支架支护设计与应用

新安矿变电所巷道埋深约750m,属于极软岩难支护巷道。文章结合工程地质条件,采用钢管混凝土支架的复合支护技术解决变电所软岩巷道难支护问题,通过3个月的支架荷载监测和巷道变形测量表明,"Φ194mm×10mm的钢管混凝土支架+支架壁后250mm厚矸石袋"的复合支护稳定可靠,支架结构提供的支护反力大于围岩荷载,可满足巷道围岩稳定要求。     

冀家垴风井车场巷道变形破坏分析及支护对策

为解决新元矿冀家垴风井车场巷道的大变形问题,研究了风井车场巷道围岩的性质,系统分析了风井车场巷道的变形破坏模式,提出了优化巷道断面结合钢管混凝土支架+锚杆的复合支护方案,运用FLAC3D对比分析了2种支护方案下的巷道变形破坏特征,并将钢管混凝土支架复合支护方案进行了现场应用。研究结果表明:在原支护方案下顶板下沉量达1 100 mm,两帮收敛量达700 mm,断面收缩率为25%～29%;巷道围岩岩性差、频繁的动力扰动、支护强度低导致了风井车场巷道的大变形;采用钢管混凝土支架复合支护方案后,风井车场巷道围岩控制较好,顶板下沉量为45～55 mm,两帮变形量为25～35 mm,保证了风井车场巷道的正常使用。     

深部第三系软岩巷道交岔点稳定性及其支护对策研究

随着煤矿开采深度的不断增加,巷道交岔点支护将更加困难,特别是高应力强膨胀复合型软岩巷道交岔点稳定性控制,一般支护形式难以奏效。通过对柳海煤矿第三系软岩巷道交岔点工程地质特征、变形破坏状况以及室内物化力学试验结果的分析,确定了该矿软岩巷道交岔点变形力学机制为ⅠABⅡBDⅢCA复合型;并通过采用先进技术,将其转化为单一型变形力学机制。在该矿井底车场软岩巷道交岔点变形破坏治理中,采用了刚柔层桁架支护技术,取得了良好的效果。     

杨庄矿软岩巷道锚杆与钢管混凝土支架联合支护技术研究

杨庄矿Ⅲ水平南大巷软岩巷道围岩强度低,黏土矿物含量高,吸水泥化现象严重,巷道围岩变形量大,锚杆失效较为普遍。结合南大巷软岩巷道围岩变形特点,设计了锚杆与钢管混凝土支架联合支护方案。巷道断面采用马蹄形,锚杆为Φ20 mm×L1800 mm的左旋螺纹钢锚杆,钢管混凝土支架主体钢管选用Φ194 mm×L8 mm无缝钢管,灌注C40核心混凝土。结合理论计算可知,设计支护方案的极限承载能力大于南大巷围岩荷载,能够维持巷道围岩的稳定。通过数值分析和现场监测分析可知,巷道围岩变形较小,锚杆和钢管混凝土支架支护作用力均小于其极限荷载,支护结构稳定,所以锚杆与钢管混凝土支架联合支护方案满足了Ⅲ水平南大巷软岩巷道支护的要求。     

井下灌注式钢管混凝土支架支护技术

介绍了井下灌注式钢管混凝土支架的结构及性能,随后针对深井软岩巷道变形难以控制的问题,以鹤壁三矿三水平变电所为工程背景,结合现场考察、理论计算和现场监测等方法,提出了"锚网喷+封闭式钢管混凝土支架"的复合支护方案。结果表明:钢管混凝土支架可提供1.29MPa的支护反力,该复合支护有效地控制了软弱围岩的收敛变形,巷道支护稳定后围岩最终变形量小于80 mm,工程应用效果良好。     

深部第三系软岩巷道交岔点稳定性及其支护对策研究

随着煤矿开采深度的不断增加,巷道交岔点支护将更加困难,特别是高应力强膨胀复合型软岩巷道交岔点稳定性控制,一般支护形式难以奏效.通过对柳海煤矿第三系软岩巷道交岔点工程地质特征、变形破坏状况以及室内物化力学试验结果的分析,确定了该矿软岩巷道交岔点变形力学机制为ⅠABⅡ BDⅢCA复合型;并通过采用先进技术,将其转化为单一型变形力学机制.在该矿井底车场软岩巷道交岔点变形破坏治理中,采用了刚柔层桁架支护技术,取得了良好的效果.     

深部第三系软岩巷道交岔点稳定性及其支护对策研究

随着煤矿开采深度的不断增加，巷道交岔点支护将更加困难，特别是高应力强膨胀复合型软岩巷道交岔点稳定性控制，一般支护形式难以奏效。通过对柳海煤矿第三系软岩巷道交岔点工程地质特征、变形破坏状况以及室内物化力学试验结果的分析，确定了该矿软岩巷道交岔点变形力学机制为ⅠABⅡBDⅢCA复合型；并通过采用先进技术，将其转化为单一型变形力学机制。在该矿井底车场软岩巷道交岔点变形破坏治理中，采用了刚柔层桁架支护技术，取得了良好的效果。     

大断面极软岩巷道钢管混凝土支架复合支护技术

为解决清水营矿+786 m水平临时水仓大断面软岩巷道变形严重难以控制的支护难题,现场考察了巷道变形破坏形态,取样测试了巷道围岩物理力学参数,分析了巷道变形破坏原因。研究得出:临时水仓巷道围岩属于典型的强膨胀型极软弱岩层,其变形主要由黏土矿物的滑移与吸水膨胀引起。基于上述研究,提出了"锚网喷+立椭圆形钢管混凝土支架+钢纤维混凝土碹体+加固锚索"的封闭式复合支护方案,建立了基于钢管混凝土支架的软岩巷道承压环强化支护力学模型,计算得出承压环的极限支护阻力可达1.99 MPa。随后运用FLAC~(3D)软件对不同断面形状的复合支护效果进行了对比分析,验证了设计方案的合理性。最后,该复合支护技术在井下获得了成功应用,工程应用表明:巷道支护3年多来,围岩最终变形量小于100 mm,并且支护体力学性能良好,有效地控制了大断面软岩巷道的收敛变形。     

软岩巷道钢桁架力学性能试验及支护研究

我国煤矿深部软岩巷道大地压、强流变、大变形等问题突出,此类巷道稳定需要较大的支护力,因此提出全圆钢桁架支架支护技术。桁架采用8段双层12#工字钢构件组成,每段构件之间连接采用端头焊接390 mm×800 mm×30 mm钢板和螺栓连接,在实验室借助分步多次逐级加载、测试系统测试了全圆钢桁架支架在垂向和水平向荷载按不同比例组合作用下的极限荷载和极限变形量。试验结果表明:在均压荷载作用下,钢桁架的极限承载力为1 500 t,弹性极限压缩变形为12.18 mm;非均压荷载组合比值为0.2时,支架极限承载力为900 t,弹性极限变形为26.3 mm;极限荷载破坏方式为连接块处的错动和支架直径收缩变形破坏。与传统U型钢支架相比,钢桁架支护反力提高10倍以上。针对极软岩巷道变形规律,提出恒阻大变形锚杆索+预留变形量的一次支护,在高预紧力支护下通过恒阻装置释放变形能并形成锚网索-围岩耦合支护圈,然后采用全圆钢桁架强力二次支护,在均压下发挥钢桁架的最佳支护力学性能,其支护方式在深部大地压、强流变软岩巷道中有着广泛的应用前景。     

8603工作面回采巷道支护方案优化及数值模拟

针对深部软岩巷道围岩变形量大,传统支护结构失效的问题,以煤峪口矿回采巷道为研究背景,综合应用数值模拟和工程实践对原支护方案下巷道破坏特征进行分析,提出采用中空注浆锚索进行补强支护,并采用FLAC3D分析了两种支护方案下巷道围岩的收敛量以及应力分布情况,得出了优化支护方案能够有效控制巷道围岩破碎程度,并通过工程实践得到验...     

深井软岩巷道强力一次性支护技术研究及应用

为解决14040工作面下顺槽底抽巷深井软岩巷道围岩变形显著问题,针对巷道地质条件及原支护变形情况,分析了巷道变形原因,研究了深井软岩巷道变形控制机理,同时根据巷道条件提出了强力一次性支护技术,通过数值模拟研究了围岩控制效果,并进行现场观测验证了支护技术的围岩控制效果.研究结果表明:原支护围岩控制效果不佳的根本原因是泥岩...     

深井破碎软岩巷道支护参数设计研究

为减小九龙煤矿软岩巷道北二正巷围岩变形量,通过FLAC3D数值软件对北二正巷的支护参数进行数值模拟分析,对锚杆、锚索、喷层等支护参数进行优化,提出优化的巷道支护方式,并结合在掘进和回采动压条件下对原支护方式与优化巷道支护方式,对巷道围岩的稳定性进行分析。分析结果表明,巷道顶板、帮部、底角锚杆分别采用长2000mm、2200mm、2400mm的Φ20等强度右旋螺纹钢锚杆、喷层厚度180mm、锚索长7000mm,间排距2000*2000mm时,为较优支护方案,能有效保证巷道围岩的稳定性,满足巷道安全和正常生产需要。     

基于围压恢复加固理论的软岩巷道支护机理研究

以首云铁矿为工程背景,针对其矿岩水理性差、稳定性差等特点,采用室内试验、理论分析、现场实践和监测分析等综合方式,提出了长短锚杆结合的锚喷网支护,配合强化的护表结构和支架的联合支护方式。结果表明,临时支护有效地封闭了围岩,避免了开挖巷道的进一步破坏,长短锚杆相结合充分利用了深部围岩稳定性,将开挖区应力进行了转移,以钢筋条带和喷浆进行的护表结构对上部围岩提供了有力支撑。监测表明,巷道表面位移累计量不超过30mm,有效地抑制了巷道变形,所得结论对软破岩巷道支护具有重要的借鉴意义。     

富水软岩巷道稳定性控制技术研究

富水条件下软岩巷道容易出现大变形及围岩强度大幅度降低等情况,对矿井的生产安全造成极大威胁。为探索富水软岩巷道稳定性控制技术,结合新上海一号煤矿113082工作面运输巷工程实例,采用理论分析方法研究了地下水对巷道围岩及支护结构的影响,提出围岩稳定性控制对策,并对控制方案进行数值模拟验证。针对富水软岩巷道,首先采取导、疏结合的控水措施,减小对原有围岩强度的影响,降低对支护结构的损害;其次采用全断面、多手段联合加固的支护措施,控制围岩变形。工程实际及数值模拟结果表明,对于富水软岩巷道采取以上技术措施,能够有效保证巷道的稳定性。     

深井断层破碎带穿层软岩巷道锚网索耦合控制对策

旗山矿开采深度近千米,随着开采深度的增加,在高地应力、特别是在水平构造应力和断层切割条件的影响下,巷道围岩出现顶沉、帮缩和底鼓等大变形破坏现象,其中顶沉及帮缩量最大处超过1 100 mm,原有支护很难控制巷道围岩稳定性,严重影响和制约了煤矿的安全生产。基于此,以旗山矿千米深井断层破碎带穿层软岩巷道为例,详细分析了巷道破坏特征及主控因素,得出了高应力膨胀型软岩巷道的破坏力学机制,提出了注浆+非对称锚网索+底角锚杆耦合支护控制对策,实现支护体与围岩在强度、刚度和结构上的耦合,从而达到控制深部软岩巷道稳定的目的。上述成果在现场进行了应用,监测结果表明耦合支护对深部高应力断层破碎带穿层巷道的稳定性起到很好的控制效果。     

软岩巷道破坏机理及锚网支护设计研究

为了保证拜什塔木铜矿软岩巷道支护的安全性。采用理论分析和现场测试的方法,开展巷道变形监测试验,分析软岩巷道变形破坏机理,提出了锚网支护方式,设计软岩巷道锚网支护参数,并通过数值模拟验证锚网支护的可行性。研究表明:软岩巷道顶板及两帮变形收敛大,具有显著的时空效应,且采动影响大,原支护方式不能满足巷道安全性的要求,锚杆和锚网设计参数分别为,锚杆直径为20 mm、长度为1 800 mm、间排距为800mm,锚网尺寸为2m×1m,直径为6mm,网孔尺寸为100mm×100mm。数值模拟验证了锚网支护可以满足软岩巷道安全性的要求,锚网支护有效地解决了软岩巷道变形大等问题,为类似矿山软岩巷道支护设计提供一定的参考。     

“三软”煤体复杂多变复合顶板煤巷动态支护技术

针对“三软”煤巷支护难题,分析其围岩变形破坏特性、围岩和支护体的相互作用关系,特别是围岩对支护的动态力学响应等问题,从最优支护方案、最佳支护时间、后期补强等巷道支护全过程出发,提出以左旋高强预应力锚杆、M型钢带、超高强让压锚索、锚索梁等新型高强支护方式为关键技术手段的动态支护技术。该支护技术在枣园煤矿22071机巷得到了成功应用,可为相类似煤层巷道提供参考。     

基于内外承载结构的软岩巷道围岩控制技术研究

为解决采动影响下赵固二矿14030回风巷软岩巷道围岩变形显著问题,采用钻孔窥视仪探测了围岩变形破坏规律,针对采动软岩巷道围岩破坏特征提出了控制对策,提出了软岩巷道主动式围岩加固控制技术,针对巷道参数设计了注浆锚索加强支护方案,并通过现场监测验证围岩变形控制效果。研究结果表明：随着扰动程度加深,浅部围岩的松散破碎范围不断扩大,难以形成有效的承载结构,深部围岩离层裂隙发育高度进一步增高;以提升浅部围岩的承载能力为出发点,通过增强内承载结构的支护强度及围岩自身抗扰动能力,可发挥出内外承载结构和支护体共同的围岩变形控制作用;在锚索力学性能允许承受载荷范围内,适当提高预紧力及加长注浆锚索长度可改善巷道围岩变形控制效果。