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。     

基于ABAQUS数值模拟的采区巷道断面形状优化研究

 选取矩形、梯形、直墙半圆拱形、圆弧拱形、三心拱形、直墙半圆加反拱形6种常用采区巷道断面形状进行数值模拟分析,研究不同巷道断面形状开挖后位移分布,分析表明直墙半圆拱形巷道变形量最小,且加设反拱后对于减少底臌量效果明显。选取矩形和直墙半圆拱形断面作为代表断面,分析不同埋深H及侧压力系数λ对采区巷道变形特征、围岩应力影响。在此类围岩条件下,当采区巷道埋深小于400 m、侧压力系数小于1.6时,矩形巷道和直墙半圆拱形巷道围岩变形量差距较小,此时可以选择矩形巷道断面以满足经济性要求。     

基于减排矸非常规巷道断面的优化设计与应用

根据新汶矿业集团翟镇煤矿的采矿地质特征,为了减少半煤岩巷道矸石产出量,提出了改变常规巷道断面形状以解决上述问题的理念,优化设计了基于减排矸高应力非常规巷道断面形状.结合现有常规巷道断面形状的优缺点,根据高应力非常规巷道断面形状的选择要求,确定了非常规巷道断面形状为一偏中心圆弧顶状,并采用计算机数值模拟的方法对比分析了矩形断面巷道和非常规断面巷道的围岩应力变化情况.结果表明:与矩形截面巷道相比,非常规断面巷道围岩应力分布得到极大改善,最大应力减少约30%.设计合理的半煤岩巷道断面形状可以改善巷道围岩应力分布状况,提高巷道断面的利用率,大大减少矸石产出量.     

不同影响因素下巷道变形特征模拟研究

以王晁煤矿16层煤开采巷道为背景,基于正交试验通过FLAC^3D数值模拟软件建立巷道变形破裂演化的计算模型,系统研究了不同巷道断面形状、巷道断面尺寸、巷道断面宽高比对巷道围岩变形、破坏和应力演化规律的影响。模拟结果表明,各参数对巷道变形破坏影响的显著性次序为巷道断面大小>断面形状>断面宽高比;巷道断面大小是影响巷道变形破坏的最主要因素,断面大小与巷道的变形和破坏呈正相关;椭圆形断面巷道最为稳固,塑性区发育高度和最大垂直位移量显著小于直墙半圆拱断面巷道与矩形断面巷道;断面宽高比对巷道变形破坏影响较小,但对最大垂直应力的产生影响较大。研究揭示了不同巷道断面对巷道围岩变形破坏演化规律,可为煤矿巷道设计提供参考。     

巷道断面结构对围岩变形的影响

为分析巷道断面结构对围岩变形的影响,采用ANSYS软件进行数值模拟分析。比较不同断面形状和不同跨度下巷道围岩的变形情况,结果表明:相同条件下,断面形状对围岩的水平位移和垂直位移都有显著影响,矩形断面的影响最大;半圆拱形断面的围岩水平位移和垂直位移均随巷道跨度的增大而增大。     

圆弧拱形巷道断面积的计算方法

煤矿开拓与准备巷道采用砌(石旋)或U形钢支护时,断面形状有半圆拱形、三心拱形和圆弧(即切圆)拱形三种,巷道断面形状的选择除了以围岩应力分布状态和支架强度的计算作为主要依据外,对于可以采用圆弧拱形的巷道,还存在着如何有效地利用断面面积,以及在保证必需的面积时如何节省支护材料的问题,特别是对采用U形钢支护的巷道,由于钢材价格昂贵,节省支护材料用量的经济效果更为显著。为此,提出圆弧拱巷道断面的计算方法,供选择巷道断面和确定支架定型系列时参考。     

会理锌矿电耙巷道断面优化研究

电耙巷道是出矿的咽喉要道,同类围岩条件下,电耙巷道的断面形状不同,力学效应不同。研究运用数值模拟软件对会理锌矿电耙道采用三心拱和半圆拱断面进行了力学分析,研究表明,会理锌矿采用半圆拱巷道受力状况较三心拱好,并在会理锌矿进行了工业试验,工业试验证明半圆拱巷道稳定性更好。     

巷道尺寸对围岩稳定性影响规律的数值模拟分析

为分析巷道断面尺寸的变化对围岩稳定性的影响,基于Mohr-Coulomb准则,采用CDEM数值模拟软件,建立相同地质条件下的5个不同断面面积的直墙半圆拱巷道模型,分析巷道宽度与高度变化对围岩位移、塑性区、应力场分布的影响,揭示围岩稳定性的断面尺寸效应,为矿井巷道合理断面尺寸的确定提供借鉴。     

双马煤矿巷道开挖围岩稳定性计算与分析

为了研究神华宁煤集团双马煤矿不同巷道断面形状和留设煤柱对巷道稳定性的影响,采用FLAC_(3D)软件进行了拱形断面巷道和矩形断面巷道在留设30 m煤柱条件下的开挖模拟。计算了开挖卸荷引起的围岩应力场、位移场变化规律,锚杆应力分布和塑性区范围,并进行了详细分析。计算结果表明,拱形巷道优于矩形巷道,且留设的30 m煤柱可以保证巷道的稳定。     

深部高应力软岩巷道断面形状优化设计数值模拟研究

选取矩形、梯形、直墙拱形、马蹄形、椭圆形和圆形等共6种不同断面形状的巷道进行优化研究,基于FLAC3D模拟研究了这6种典型巷道开挖后的巷道围岩变形特征及围岩塑性区分布规律,分析了不同侧压力系数对它们的影响。数值模拟结果表明,巷道断面形状对高应力巷道围岩变形特征及围岩塑性区分布影响较大;根据侧压力系数的大小及主应力方向,圆形、椭圆形为深部高应力巷道最优断面形状,选择圆形、椭圆形巷道可改善巷道围岩应力状态,降低围岩变形量,减少围岩塑性区损伤破坏范围,有利于深部高应力软岩巷道的长期稳定。     

复杂应力环境下开采扰动区巷道失稳分析与加固方案

复杂应力环境下大断面巷道开挖必然形成开采扰动区,其围岩介质的变形与失稳行为及过程很复杂,主要涉及到围岩力学性态及强度劣化特征、顶部岩层非稳态下沉与水平挤压变形耦合作用诱致动力失稳、深层围岩离层演化至局部冒落失稳。通过对羊场湾煤矿开采扰动区失稳巷道进行全面的工程地质调查,结合现场围岩变形、应力监测,对冒落区段巷道进行了加固治理,其技术方法对类似工程条件下的失稳巷道加固具有一定的指导意义。     

极弱胶结地层煤巷支护体系与监控分析

针对极弱胶结地层煤巷围岩自稳能力差、自稳时间短、围岩变形剧烈等特征,采用FLAC3D深入揭示了矩形、切圆拱形与直墙拱形等3种断面形状煤巷开挖后围岩位移、塑性区及应力分布规律,确定了极弱胶结地层煤巷合理断面形状;结合国内外煤巷支护理论与技术,提出了极弱胶结地层煤巷"双层锚固平衡拱结构",基于煤层厚度与巷道埋深,分类提出了极弱胶结地层煤巷支护技术方案,模拟验证了支护方案的合理性与可行性;基于围岩变形与支护结构受力实时监测及分析,动态掌握了极弱胶结地层煤巷围岩变形与支护结构受力状态,评价了支护效果与验证了支护方案的可行性。监测结果表明,切圆拱形断面煤巷成型较好、受力均匀,有利于巷道围岩的整体稳定,提高了煤巷开挖后的自稳与承载能力;锚网索联合支护技术方案有效地控制了极弱胶结地层煤巷围岩大变形与破坏,保证了巷道围岩与支护结构的长期稳定及安全。     

羊场湾煤矿上行开采合理巷道断面形状确定

为了研究羊场湾煤矿上行开采条件下合理巷道断面形状选择问题,通过理论计算二煤开采后的“两带”高度,现场实测采空区覆岩破坏范围,总结不同巷道断面形状的优缺点及适用范围,采用FLAC^3D数值模拟软件模拟研究了上行开采条件下巷道围岩的受力与变形破坏特征,并进行了现场验证。研究表明:二煤开采后,裂隙带高度约为38.75～49.95m,围岩完整性较低,上行开采巷道位于裂隙带内;模拟得出了直墙半圆拱形断面巷道在上行开采条件下围岩稳定性最好,微拱形次之,矩形最差;结合数值模拟分析与现场验证最终确定了采用微拱形断面最为合适。     

锚注支护在松软岩层大断面交岔点施工中的应用

采用自钻式中空锚杆先对巷道围岩进行注浆,浆液在巷道围岩裂隙及破碎带强化凝结后,再上紧注浆锚杆端部的托盘,锚固区内的围岩强度和抗压能力得到提高,在巷道周边轮廓形成一个嵌套强化锚固层,从而控制巷道的围岩变形与破坏。首次采用锚注支护在黄沙矿-500 m轨道暗斜井松软岩层大断面交岔点施工,取得了良好的支护效果。     

深井动压巷道岩石注浆加固实验与稳定性控制研究

分析白庄煤矿围岩地层结构的基础上,进行了岩石力学参数测试和围岩稳定性分类,得出该矿7100轨道巷属于典型的"不稳定围岩巷道(Ⅳ类)"。针对此巷道类型提出了复合支护方式,并对反底拱支护能力进行了分析,复合支护方式可以使围岩支护体形成封闭式结构,从而有利于提高巷道支护效果。     

加强光爆管理 提高大断面岩巷快速掘进

光面爆破是井巷掘进中的一种先进爆破技术,它是控制爆破中的一种方法,目的是使爆破后留下的井巷围岩形状规则,符合设计要求,具有表面平整,损伤小,稳定性好。光面爆破只限于断面周边一层岩石(主要是顶部和两帮),所以又称为轮廓爆破或周边爆破。它具有减少超挖、成形好、围岩稳定性好、提高井巷施工进度、降低巷道支护成本等优点。     

节理岩巷应力分布规律与失稳机制研究

为研究具有层状特征的节理岩巷应力分布规律与变形机制及控制对策,通过将巷道直墙拱形断面等效为圆形断面,分析层状节理岩巷应力分布和应力集中影响,并以云南某矿埋深为750 m的阶段运输巷道为研究对象,通过现场调查和Phase 2数值模拟等方法,分析了巷道变形机制并给出了相应的支护对策.结果表明:通过粒子群算法得出的巷道应力集...