含软弱夹层巷道围岩失稳机理及控制技术研究

为解决滇西某铅锌矿在转向深部开采过程中面临的巷道变形失稳加剧与支护结构破坏严重等问题,通过岩石矿物成分分析、地应力测试和松动圈测试分析围岩失稳机理,建立数值模型分析开挖后和现有支护下围岩变形情况。发现研究段属于高应力作用下的急倾斜薄层状破碎岩体,巷道薄弱部位为软弱夹层区域,根据围岩松动圈理论,提出了锚喷+薄弱部位补强+全断面钢拱架主被动联合支护的优化方案,有效控制了围岩变形破坏。研究结果为类似大埋深、高应力、含软弱夹层巷道围岩的稳定性控制提供了借鉴。     

含软弱夹层巷道变形机理及围岩控制技术研究

某煤矿5^-2煤存在软弱夹层,工作面回采过程中顺槽变形严重,为了有效治理该煤层巷道围岩变形破坏状况,通过对软弱夹层矿物进行成分分析及数值模拟试验,得出巷道变形机理为夹层所含高岭石和蒙脱石遇水后易软化形成滑面,受工作面二次采动影响,巷道顶板形成高应力集中,致使巷道沿滑面发生错动变形。根据自稳平衡拱理论,提出了巷道支护优化方案,有效遏制了含软弱夹层巷道变形破坏,研究成果为含软弱夹层巷道围岩稳定性控制提供了有益的借鉴。     

古城煤矿软弱夹层巷道稳定性研究

以古城煤矿S1301工作面含软弱夹层巷道支护为背景,通过对围岩破坏圈测定及数值模拟试验,分析了巷道围岩破坏深度、软弱夹层破坏情况及受力情况。结果表明,巷道顶板破坏区高度在6 m范围以内,两帮破坏范围在2.5 m范围以内,且软弱夹层破坏严重,副帮受力大应加强支护。根据试验结果进行了巷道支护设计优化,并通过现场测试证明支护设计科学合理。     

深部巷道顶板软弱夹层对围岩稳定性的影响研究

为了研究深埋巷道顶板软弱夹层对巷道围岩稳定性的影响，采用理论分析和数值模拟的方法，对巷道顶板软弱夹层厚度、位置和数量进行系统性研究。研究结果表明：(1)将顶板简化为弹性体和西原模型构成的组合系统，可以较好地描述顶板软弱夹层变形，当软弱夹层受力大于其屈服应力时，顶板失稳；(2)顶板软弱夹层对顶板具有一定的应力弱化作用，且在软弱夹层位置存在明显的应力跳跃现象，随着夹层数量的增加，底板应力集中程度略微增加；(3)距离顶板较近的软弱夹层对巷道围岩变形量影响较大，且在软弱夹层位置存在变形突变，巷道顶板易发生离层。结合数值模拟结果，当巷道顶板存在软弱夹层时，应及时采取支护措施，防止软弱夹层超过屈服应力导致巷道失稳冒落。     

软弱夹层对金矿深部巷道围岩稳定性影响研究

含软弱夹层巷道围岩稳定性是黔西南金矿深部开采过程中遇到的一大难题。为保障矿山安全高效生产,采用FLAC3D模拟软件建立不同软弱夹层产状对巷道围岩稳定性影响的分析模型,研究巷道埋深、软弱夹层倾角和位置对巷道工作面稳定性的影响。结果表明：随着埋深的增加,巷道围岩变形量和塑性区体积均逐渐增大;当软弱夹层倾角在0°～40°范围内时,随着倾角的增加,巷道围岩变形量和塑性区体积均逐渐增大;当软弱夹层倾角大于0°时,巷道表面位移呈现不对称性：左拱肩>右拱肩,左帮>右帮,左拱脚<右拱脚,且随着角度的增大,这种不对称性更加明显;随着软弱夹层距巷道顶板距离的增加,巷道表面位移逐渐减小,巷道不对称变形的程度变小,围岩的塑性区体积逐渐变小。研究结果可为类似巷道工程支护提供一定的参考依据。     

软弱夹层层位对巷道围岩稳定性的影响

为了研究软弱夹层层位对巷道围岩稳定性的影响,运用FLAC3D程序进行数值模拟,分析了处于不同软弱夹层层位中巷道的围岩应力、位移变化规律。研究表明,在6种不同软弱夹层层位的组合模型中,布置在模型1和5层位中的巷道变形、应力集中程度等均较小,受软弱夹层影响较弱,且当侧压系数不同时,布置在模型5层位中的巷道更加稳定,受软弱夹层影响最小。     

煤矿复杂地质区域软弱围岩巷道控制技术研究

针对煤矿巷道在复杂地质区域表现出的大变形、矿压大和支护难技术难题,分析认为围岩性质弱、地应力高、支护方式及参数不合理和地下水等综合因素是影响巷道围岩稳定性的主要因素。针对现场实际提出综合围岩控制技术方案,并通过现场工业试验取得良好的效果。     

倾斜产状软弱夹层贯穿巷道围岩稳定性分析

 研究倾斜产状软弱夹层从不同部位贯穿巷道对巷道围岩稳定性的影响,利用数值仿真软件Flac3D分析相同条件下无软弱夹层、软弱夹层贯穿巷道顶部、中部、底部四种模型中软弱夹层对巷道围岩位移场、应力场以及塑性区的影响。数值结果对比表明：软弱夹层的存在导致巷道围岩整体位移场、应力场分布不均匀,塑性区范围增加,存在软弱夹层的部位容易发生大变形,相对来说软弱夹层贯穿巷道顶部时巷道的顶板稳定性最差。针对现场的巷道变形观测也验证了数值模拟的分析结果。若巷道中有软弱夹层贯穿时,应采取相应的支护措施控制软弱夹层引起的位移、应力集中以及塑性区的增加,对今后相应条件下的支护措施有一定的指导意义。     

厚软弱顶板岩层巷道围岩控制技术研究与应用

为解决厚软弱顶板岩层下巷道维护困难问题,以新大地公司15303工作面回风顺槽为工程背景,分析了厚软弱顶板岩层下巷道围岩变形破坏特征,开发了的厚软弱顶板岩层下巷道围岩控制技术,技术应用后,有效解决了厚软弱顶板岩层下巷道维护难题,实现了15303工作面回风顺槽的稳定控制.     

软弱破碎顶板巷道围岩变形机理及控制技术

针对软弱破碎顶板巷道支护困难的问题,通过现场调查和钻孔探测发现软弱破碎顶板巷道围岩具有自稳平衡拱结构,但极不稳定,在扰动作用下表现为局部到整体的连锁失稳特征。现场取样进行试验,发现顶板破碎岩块强度低,帮部煤块裂隙发育、底板泥岩软弱是造成巷道全断面变形失稳的主要原因。原支护棚架架型不合理、接顶效果差、支护缺乏整体性以及支护系统不能协调变形是导致巷道失稳的直接原因。进一步试验表明,该巷道的软弱破碎岩样在侧限约束条件下压实后具有较高的承载能力,在无侧限约束条件下则难以自稳。掺入一定水泥进行胶结后形成的弱胶结岩体,其稳定性和承载能力有明显提高。结合普氏自然平衡拱理论和"类双曲线"模型,构建了软弱破碎顶板巷道围岩"抛物线-半双曲线"破碎边界扩张模型,发现软弱破碎顶板载荷呈指数形式增长,当帮部煤体不稳定时顶板载荷急剧增加,而底鼓是造成帮部失稳的重要因素。因此,提出了强力控制软弱破碎顶板,强化约束帮部煤体,加强隔水预防巷道底鼓的控制原理和"控顶先固帮,固帮先护底"的支护原则。针对州景煤矿5305工作面的实际情况提出了"双层金属网+喷射混凝土+预支撑囧形棚架+可缩性纵向连接器"的组合控制技术,经初步的现场工程实践,取得了较好的支护效果。     

软弱围岩巷道底臌控制技术

高地应力、承压水带、膨胀性软岩、松软破碎区以及采动应力影响区域,巷道底臌的问题越来越受到工程技术人员的关注,如何行之有效地控制高地应力、软弱围岩巷道的底臌是一个很值得探讨的命题。运用数值计算软件分析了底臌发生的机理,采用注浆锚杆对底板进行围岩结构强化的控制思路,取得了较好的控制效果。     

10-201回风顺槽软弱夹层顶板及围岩控制技术

为保障木瓜矿10-201回风顺槽含软弱夹层顶板的围岩稳定,采用FLAC3D数值模拟软件进行软弱夹层位置对压力拱厚度就内边界位置的影响进行模拟分析;基于数值模拟结果,结合回风顺槽软弱夹层顶板的具体特征,确定围岩控制对策为协同耦合支护,包括:软弱夹层与硬岩层间的耦合、支护与围岩间的耦合和支护构件间的协同耦合.基于围岩控制对...     

软弱夹层厚度对巷道围岩稳定性影响研究

为得出软弱夹层厚度对巷道围岩稳定性影响规律,以3_上712工作面运输巷为工程背景,采用数值模拟和现场监测等综合研究方法,研究了不同软弱夹层厚度与巷道围岩变形特征及应力分布之间关系,并对3_上712工作面运输巷提出了支护优化措施。结果表明,随着软弱夹层厚度的增加,巷道顶板上方下位坚硬岩层区域应力值逐渐减小,巷道顶板塑性区破坏面积逐渐增大;且不同软弱夹层厚度会导致不同的顶板破裂形态,巷道含软弱夹层顶板出现了明显的非连续破坏,顶板破裂区具有明显的隔层扩展特性。经现场实践,巷道位移量在40 d后基本趋于稳定,巷道的顶板、两帮及底鼓量分别达到53 mm、46 mm、41 mm,有效控制了巷道围岩变形量。     

高应力多层软弱夹层岩体穿层大巷围岩控制技术

针对某矿-720 m水平东翼胶带运输穿层大巷这一特定的地质条件,根据现场调研,分析出此条件下巷道变形的主导因素,提出了利用支护手段优化围岩应力场的"二强化一滞后"的围岩结构强化控制对策并设计了合理的支护参数,巷道围岩变形得到了有效的控制。     

软弱复合顶板巷道围岩控制技术应用

针对象山煤矿21315工作面辅助进风巷软弱复合顶板条件下的巷道顶板支护困难的问题,采用理论分析、数值模拟与现场实测方法,提出了“锚网索”联合支护方案,探究了“锚网索”联合支护方案对巷道围岩稳定性的控制效果。经计算,巷道顶板的破坏范围约为2.91 m,结合巷道顶板岩层岩性与厚度确定顶板锚杆、锚索长度分别为2.4 m和6.0 m;提出了巷道软弱复合顶板“锚网索”联合支护方案,顶板锚杆与锚索数量分别为6根和3根,间距分别为800 mm和135 mm,排距分别为800 mm和1 600 mm;探究了掘进工作面不同向前方探距离条件下,巷道围岩垂直应力分布与顶板下沉特征进行了分析,指出当掘进工作面向前推进15 m时,巷道围岩的垂直应力和顶板下沉基本稳定。现场应用结果表明,掘进工作面向前推进15 m时,巷道顶板离层量几乎不发生变化,且最终稳定在70 mm左右,说明采用“锚网索”联合支护方案,巷道顶板变形得到了有效控制。     

软弱夹层对煤矿主斜井围岩稳定性的影响分析

深部煤层的开采导致上部覆岩运动与破坏,覆岩中的软弱夹层是影响井筒、硐室及地下巷道等地下工程围岩稳定的关键因素之一。针对弱胶结砂岩中软弱夹层对主斜井围岩稳定性问题,基于分层位移场的软弱夹层静力计算模型,计算得到软弱夹层各点的精确位移。采用理论分析与数值模拟的方法分析了软硬互层弹性模量之比、软弱夹层的泊松比以及软硬互层厚度之比对穿越软弱夹层的斜井围岩变形规律。结果表明:软硬互层弹性模量之比对主斜井围岩稳定性有显著影响;当k值小于0.1时,即软弱夹层弹性模量与硬层弹性模量相差一个数量级以上时,软弱夹层围岩变形显著增加,二者呈幂函数关系;随着软硬互层弹模比值的减小,软弱夹层与上下硬层之间应力梯度变化值增高,斜井顶底板在软硬层接触面变形最大;软弱夹层泊松比由0.1增大至0.4过程中,斜井围岩变形量逐渐减小,顶板位移量减小0.42m;软硬互层的厚度比越大,围岩稳定性越差,竖直方向的移近量约为两帮移近量的3倍。     

采动剧烈影响软弱围岩巷道失稳机理及支护

针对新元煤矿受采动剧烈影响、软弱破碎围岩区段平巷的支护难题,从加固软弱破碎围岩,加强薄弱部位控制,降低采动剧烈影响时塑性区范围及其外移速率等入手,分析了其支护机理,提出了小孔径高预应力短锚索配合桁架锚索支护技术,并成功用于工业性实践,取得较好效果。     

不同分布距离的软弱夹层对巷道稳定性影响分析

通过FLAC软件模拟了软弱夹层对深部巷道稳定性影响,主要模拟研究顶部分布有软弱夹层的回采巷道的围岩稳定性,总结了软弱夹层分布距离与巷道围岩位移、围岩塑性区及应力的关系,得出了软弱夹层的不同位置对围岩变形、应力影响的一些量化成果。     

晓南矿散体软弱围岩控制技术研究

在现场观测和实验室力学参数测定基础上，界定出晓南煤矿W2 7-2号煤层回采巷道围岩(煤)为散体软弱围岩，进而分析了其变形移动规律，并依据煤层地质条件的区域差异性，提出了该类围岩锚杆支护系列方案，并在720工作面回风平巷进行了现场工业实验，取得了成功，为该类围岩条件下锚杆支护的推广应用提供了理论依据。