深埋大倾角工作面巷道围岩稳定性分析

针对深埋大倾角工作面巷道变形大、难支护的问题,以陈蛮庄煤矿3402轨道巷为工程背景,结合理论分析、UDEC~(2D)数值模拟软件和钻孔窥视技术综合探究了深埋泥岩顶板巷道稳定性的影响因素,并从顶板裂隙发育的角度探究了工作面上端头冒顶多发的原因。研究表明:对于深埋大倾角工作面巷道,高地应力、顶板平行层向裂隙发育、两侧煤帮垂直层面裂隙发育以及周边采动是造成巷道变形大的主要原因;巷道断面形式从优到劣依次为半圆拱型、梯形、矩形;受巷道大变形特征影响,工作面一侧煤帮上方顶板在其下方煤体被开挖之前已受到破坏,这是工作面推进过程中上端头冒顶事故多发的主因。     

大倾角煤层斜梯形巷道变形破坏特征及支护技术研究

为了研究大倾角煤层斜梯形巷道变形破坏特征,以新疆焦煤集团2130煤矿为工程背景,采用数值模拟和现场监测相结合的研究方法,对大倾角斜梯形巷道变形破坏特征进行了研究。结果表明:大倾角斜梯形巷道顶板应力、位移分布具有明显的非对称性特征;受采动的影响,斜梯形巷道变形呈"顶板下挫,底板隆起"的破坏形式;斜梯形巷道围岩塑性区主要以拉伸破坏为主,剪切破坏为辅。通过分析及工程实践,提出了"高强度锚杆、锚索"联合支护方式,对易变形破坏的顶板、高帮及肩角关键部位要重点突破,加强控制。该研究有效控制了斜梯形巷道的变形破坏,可为类似地质条件下巷道围岩控制提供借鉴。     

大倾角软岩回采巷道围岩失稳特征及支护分析

通过对大倾角煤层软岩回采巷道失稳特征的理论分析,建立了大倾角煤层软岩回采巷道围岩失稳状态方程,结合耦合支护思路分析,提出了大倾角煤层软岩回采巷道耦合支护方案,并运用数值计算、相似模拟实验及现场支护试验监测对回采巷道耦合支护方案进行综合分析。结果表明:回采巷道顶板失稳呈弧形非对称破断,两帮失稳主要表现为三角形破断体剪切滑移,破坏严重处位于帮角上部,顶板偏中上部破断是围岩失稳诱发点,围岩稳定性与煤层倾角、剪切面长度及煤岩体物理力学参数有关。巷道支护后,沿煤层倾向围岩塑性破坏区较小,顶板离层量保持在合理范围内,提高两帮支护强度利于巷道围岩稳定。     

矩形巷道支护预紧力对围岩稳定性的影响

以凉水井煤矿3-1煤破碎顶板为研究对象,对锚杆索预紧力对巷道围岩稳定性的影响进行分析。采用数值模拟的方法,分析了不同预紧力条件下,矩形断面巷道围岩的稳定性变化规律,得出不同预紧力情况下,巷道围岩变形及破坏特征,通过数值模拟,提出3-1煤矩形巷道锚杆索支护最佳预紧力方案,以达到充分发挥锚杆索的主动支护作用,降低劳动强度,提高经济效益的目的。     

近断层大断面巷道变形分析与控制

为了解决近断层大断面巷道的支护难题,针对山西晋城赵庄矿近断层大断面巷道53121巷在掘进期间发生顶板剧烈下沉、两帮非对称变形和支护结构失效的现象,通过现场调研和数值模拟,分析近断层大断面巷道变形破坏的特征和原因。结果表明,断层面剪切滑移破坏、围岩松软破碎、支护结构针对性差是造成大断面巷道变形破坏的原因。利用非对称支护原理,提出该巷道围岩的控制技术,即顶板采用全锚索支护方式控制大断面巷道顶板下沉,两帮采用锚杆+锚索非对称支护技术控制大断面巷道两帮非对称变形,促使支护结构均匀承载,从而控制巷道围岩变形。工程实践表明,采用新支护方案后,围岩变形得到有效控制,巷道稳定性大幅提高。     

圆弧拱断面在三软煤层中的应用

回采巷道常用的断面形式有半圆拱形、圆弧拱形、矩形、梯形。在实际生产中,虽然矩形及梯形断面容易掘进,在超前支护时有其优势,但是在回采前期巷道的顶板及围岩不易控制,尤其在"三软"煤层中能否有效支护巷道的问题将更加突出;半圆拱断面虽然可以使围岩取得相对的稳定性,施工也比较方便,但是其断面利用率比圆弧拱断面低。另外半圆拱在回采过程中端头支架不能充分接顶、超前支护也不便于操作。给回采巷道的顶板管理带来了不便。在这种情况下,回采巷道选用圆弧拱断面便有一定的优势。     

矩形大断面煤巷围岩空间变形规律

为研究掘进过程中特厚煤层矩形大断面围岩空间变形规律和围岩稳定性问题,以国投塔山煤矿5106巷为背景,通过FLAC3D软件对矿山巷道掘进过程中无支护情况下的煤岩空间变形问题进行了数值模拟。研究结果表明:特厚煤层矩形大断面巷道的围岩变形在掘进开挖之后迅速发生,且主要集中在顶板和两帮处;巷道围岩变形的变形量随着与巷道距离增大而逐渐减小,且扰动范围在3倍巷径之内;针对特厚煤层矩形大断面巷道的围岩变形特点,在掘进过程中,应该及时采取超前支护和后续有效支护措施,减缓围岩变形对围岩整体稳定的扰动。     

采空区下不同断面尺寸半煤岩巷道支护研究

为解决采空区下半煤岩巷道围岩易产生大变形问题,以潞宁煤矿31104综采工作面不同断面尺寸巷道为研究对象,通过理论分析、计算,对采空区下不同断面尺寸半煤岩巷道的支护展开研究。研究结果表明:半煤岩巷道煤岩交界处易发生剪切破坏,上覆采空区加剧巷道顶板的变形破坏,且不同巷道的断面尺寸对支护参数的确定有一定影响。设计的支护方案在31104综采工作面巷道掘进期间将巷道围岩变形控制在40 mm内。     

层状岩体巷道断面形状优选及支护方式研究

在层状岩体中施工巷道工程时,岩层倾角很大程度上决定了巷道的变形破坏特征,选择合理的巷道断面形状和支护方式对于维护巷道稳定至关重要.采用数值模拟方法系统地研究了层状岩体巷道在不同岩层倾角下的破坏模式,并结合压力平衡拱理论确定了层状岩体巷道断面形状的优选原则,继而提出了相应的支护方式.研究结果表明,在岩层倾角由水平逐渐变为陡立的过程中,巷道顶板的破坏模式也由对称的拱形冒落演变为非对称的楔形冒落,甚至是整体滑移破坏;基于压力平衡拱下巷道的自稳特性,对于顶板发生拱形冒落及整体滑移破坏的层状岩体巷道,推荐采用直墙拱形断面,对于楔形冒落的层状岩体巷道,推荐采用五边形断面;根据兰氏锚杆经验准则确定的支护参数一般适用于顶板发生拱形或楔形冒落的层状岩体巷道,当其用于顶板发生整体滑移失稳的层状岩体巷道时,可能会导致支护参数不够稳健.     

大断面矩形巷道支护参数设计研究

文章针对坚硬顶板下矩形巷道断面加大后的围岩稳定性控制问题,对未支护过的大断面矩形巷道进行锚杆支护设计,介绍了扁椭圆巷道围岩破坏范围的计算方法,并对大断面矩形巷道的锚杆锚索联合支护进行计算设计,采用数值模拟探究支护后的巷道围岩变形情况,最后对巷道的围岩变形及变形速率进行现场长周期监测。数值模拟结果显示,围岩应力主要集中于顶板左右边角处。巷道围岩最大主应力和水平应力均在锚杆承力范围内。现场监测结果显示,锚杆支护后,围岩顶板最大位移158mm,两帮最大位移61mm。围岩变形相对大断面较小,并在检测周期结束时,围岩几乎不再变形。文章介绍了坚硬顶板大断面巷道锚杆支护计算方法,并通过数值模拟和现场监测验证了支护效果,可对相关巷道断面扩大围岩支护工程提供一定经验。