软岩巷道围岩控制数值模拟

赵固二矿软岩巷道变形严重,采用数值模拟软件FLAC3D,对工钢棚+喷浆+注浆支护下的巷道围岩应力、位移特征和塑性区范围进行了计算分析。结果表明,随着侧压系数地增大,围岩位移、应力和塑性区范围都有增大的趋势,且塑性区由巷道两帮向顶底板转移。现场试验结果表明,采用工钢棚+喷浆+注浆支护,巷道两帮移近量和顶板下沉量分别为145和112 mm,围岩控制效果较好,为类似条件下的巷道支护提供了参考依据。     

锦丰金矿深部巷道中空注浆锚杆支护参数优化研究

为提高锦丰金矿00^#水平巷道支护效率，提出采用中空注浆锚杆进行支护，运用FLAC3D数值模拟方法，以锚杆直径、长度及间排距作为研究参数，从降低巷道表面位移量、塑性区体积、围岩应力及节约经济成本等方面考虑最优支护参数。研究结果表明：原支护参数下，管缝式锚杆支护效果比中空注浆锚杆差，巷道塑性破坏区域范围广，塑性区体积为8668.8 m³;中空注浆锚杆最优参数锚杆直径为32 mm,长度为1.8 m,间排距为900 mm,优化后，巷道两帮移近量为174 mm,较原支护降低51.1%;顶底板移近量为144 mm,较原支护降低23.9%;巷道垂直应力较原支护降低13.2%,整体应力水平呈降低趋势；塑性区体积为3553.5 m³,较原支护缩小59%,塑性破坏范围明显减小。现场监测结果显示新支护方案支护效果良好，可在更短时间内使巷道围岩体达到稳定状态。     

中空锚固注浆封堵技术在色连二矿的应用

矿井巷道在掘进过程中需要对顶板和围岩进行支护,而在围岩破碎且有淋水的巷道是锚网喷浆支护的难题,对支护效果影响较大。在锚网喷浆支护之前,通过中空锚固注浆封堵新技术,对顶板出水处注浆充填加固堵水,对部分地段淋水较大部位,可用中空锚杆进行注浆封堵,防止巷道变形。中空锚固注浆封堵新技术在鄂尔多斯色连二矿的成功应用,为锚网喷浆支护创造了良好条件。     

深部巷道锚注支护效果及组合式高强锚注控制技术研究

为明确不同因素影响下锚注控制效果,解决普通注浆锚杆强度低等问题,开展不同支护方案下围岩控制效果数值对比试验,研发一种组合式高强注浆锚杆并进行力学性能测试及现场应用。结果表明:1)当岩体参数强度等级小于1.0或地应力大于25MPa时,锚网喷支护难以满足围岩稳定性控制要求,锚注支护可以有效控制围岩变形破坏。2)随着注浆加固范围增加,锚注支护各部位最大位移量、塑性区呈降低趋势,注浆范围为4～5 m时,位移、塑性区趋于稳定;随着围岩注浆加固强度等级提高,各部位最大位移、塑性区呈显著降低趋势,应力峰值距离巷道周边整体呈缩短趋势,控制效果显著。围岩注浆加固强度等级为围岩参数的1.6～1.7倍时,位移、塑性区和应力峰值位置趋于稳定。3)组合式高强注浆锚杆承载力平均为264k N,约为常规注浆锚杆的5倍,具有"一次施打、控注协同"的支护效果,现场应用表明位移比原方案降低了81%～83%。     

主动支护技术在综放工作面回采巷道超前支护中应用

通过对153307综放工作面回采巷道采用增加注浆锚索+锚索的主动超前支护加强形式代替单体液压支柱的加强支护形式,将被动支护变为主动支护,巷道顶板应力在垂直及水平方向上分别降低了32.1%与7.2%,顶板下沉值减少了107 mm,塑性区范围减小了1 m。使用主动支护对围岩整体性进行加固,实现了矿山安全、高效生产,同时为相似条件矿山提供科学指导。     

金属矿山深部出水巷道收敛变形处理实践

对河钢集团矿业公司南区分公司2^#副井-475 m水平巷道收敛变形进行了治理。采用止浆墙注浆治水, 使巷道施工条件利于后续支护; 然后采取长管棚结合钢支架进行强力支护, 并对围岩进行喷浆。此方法在治理巷道涌水的同时有效完成巷道收敛变形的控制, 确保巷道的稳定性。     

大倾角软顶软煤回采巷道支护技术

为解决大倾角软顶软煤回采巷道的变形与失稳问题,以李子垭矿南二井3102工作面回采巷道支护为研究对象,分析了松软破碎顶板软煤层易冒落加剧了巷道支护难度,原钻爆法破岩和支护施工工艺不合理,由此依据煤层地质条件和巷道变形破坏特点,确定"锚杆锚索+大托盘+金属网+W型钢带+喷浆"联合支护和"管棚+注浆"超前支护方案,并采用FLAC3D有限差分软件对支护方案有效性进行计算,分析显示巷道位移为22～140mm、垂向应力125～198MPa,巷道围岩应力集中得到有效控制。     

深井软岩巷道围岩变形数值模拟分析及控制研究

针对山西省晋东南地区某深部矿井东二南采区轨道大巷变形大难支护问题,采用数值分析方法,分析得出了巷道应力变形规律。结果显示:巷道变形剧烈的临界深度为800 m,深部巷道剪应力在左、右肩达到8.7 MPa左右,在距巷道中心0～5.5 m顶部垂直应力急剧增大,且在距巷道中心6～8 m达到峰值,巷道顶板塑性区最大为2.6 m,左帮和右帮塑性区最大分别为5.2 m和5.4 m,底板塑性区最大值为6.1 m.根据该结果提出了预留围岩变形量让压局部二次喷浆补强工艺技术,工程实践证明,该支护设计有效控制了巷道的强烈变形,取得较好的支护效果。     

深井软岩高应力巷道过超大落差断层破碎带围岩控制技术

针对超大断层带围岩破碎软弱、自承载力低、应力场复杂和动力扰动等不良地质条件，提出了围岩改性+局部强化+主被动联合支护为主体的断层治理新技术，即超前注浆掩护，小循环注浆加固，反底拱局部底板强化等联合支护技术。通过数值模拟对不同支护方案进行比选，获得巷道最优支护参数。数值模拟验结果表明：随着支护强度的提高，锚杆索受力趋于均匀，承压拱范围逐步变大，承载能力增强，喷浆层最大剪力呈减小趋势，最大弯矩先减小后增大；围岩塑性区范围逐渐减小，塑性区分布位置由两帮、底板逐渐演变为两帮，面积减少了约75%。工业性试验结果表明，巷道围岩28 d后趋于稳定，最大顶板下沉量约15 mm，底鼓量约25 mm，帮部移近量约35 mm，围岩稳定性控制较好。     

不同侧压巷道塑性区变异性特征模拟分析

侧压系数λ对巷道围岩稳定影响较大,在不同侧压系数作用下开挖巷道围岩的破坏区形态和范围均不同。应用数值模拟方法,分析了不同侧压系数条件下埋深分别为400 m和800m圆形巷道塑性区分布特征,并提出了相应的巷道支护对策。结果表明:λ=1时,巷道围岩塑性区为圆形;λ>1时,巷道围岩塑性区为竖椭圆形;λ<1时,巷道围岩塑性区为横椭圆形;λ>1时巷道支护应以控制顶底板为主,λ<1时巷道支护应以控制两帮为主;相同侧压时埋深越大巷道围岩塑性区范围越大,但增长幅度与埋深呈非线性关系。     

大埋深泥岩巷道高预应力强力支护方式应用研究

埋深900 m的陈四楼煤矿九采区泵房邻近陈四楼煤矿向斜轴部,掘进过程中揭露一条落差7 m的XF₅正断层,周边巷道较多,空间关系复杂,采用单独的“锚网喷+锚索”支护时巷道严重变形。为解决巷道支护难题,提出了通过提高支护强度,先行采用“锚杆锚索间隔布置+长锚索”先喷后锚让压支护,再进行“锚索注浆+二次锚网加固”的高预应力强力支护方式,对底板采取“锚网带+锚索梁+注浆”加固措施,对巷道进行全封闭式的围岩加固。实践效果表明,该方案支护效果良好,巷道变形量得到了很好的控制,可以满足安全使用。     

锚注技术在井筒修复实践中的应用

结合兴安矿四水平新副井井筒修复的工程实践,分析了锚注支护的工程特点。经工程应用表明,注浆可以将松散围岩胶结成一体,锚杆可以加固围岩,锚杆支护与注浆加固共同作用显著提高了围岩的强度和承载能力,有效地控制了围岩变形问题,同时也封堵井壁淋水以免对围岩侵害。     

深部岩巷二次锚喷耦合支护技术

以孙村煤矿埋深1 300 m的东大巷应用为例,系统分析了深部岩巷锚喷二次支护技术.结合深部岩巷的实测数据,采用FLAC2D.数值分析软件,从顶底板和两帮收敛变形、塑性区、围岩最大主应力、锚杆内力等方面比较了二次支护技术优于传统的一次锚喷支护技术,表明二次锚喷支护技术能有效地解决深部高地应力巷道围岩难支护的技术问题,使不同位置锚杆的荷栽和围岩应力场均匀化,实现了支护结构与围岩的动态耦合.通过比较第2次锚杆支护不同实施时间的顶底板和两帮收敛变形,得出了与实测结果相吻合的东大巷二次支护第2次锚喷最佳时间为30～40 d.     

中空注浆锚索、锚杆在地下工程预锚后注支护中的应用

针对目前各类矿山巷道、隧道、基坑等地下工程围岩及支护结构变形破坏后进行修复加固的情况,分析了工程破坏机理,提出了预锚后注支护技术。即在工程主体施工的同时,采用"中空注浆锚索+注浆锚杆+金属网+喷浆(混凝土)"支护;当围岩和支护结构产生变形破坏后,根据变形破坏情况,及时注浆加固。该项技术可避免锚索、锚杆支护的重复进行,技术经济效益良好,具有推广应用价值。     

告成煤矿泵房软岩支护技术研究

郑煤电告成煤矿25采区泵房围岩较软,支护易出现扭曲变形和滑移。经分析变形破坏特征,实施U型钢棚+锚索+注浆耦合支护+辅助控底支护,取得良好支护效果。为类似条件矿井深部的泵房支护提供有益经验。     

1301综采面回风巷过断层破碎带支护技术研究

玉溪煤矿1301综采工作面回风巷在掘进过程中揭露断层破碎带,巷道变形明显,通过采用现场围岩原位实测的方法对巷道破坏严重的原因进行综合分析,在此基础上提出了加大支护强度+注浆+喷射混凝土的联合支护方式。现场监测结果表明,在该优化方案支护下巷道围岩变形较小,满足矿井的正常安全生产。     

锚喷支护条件下深井回采巷道两帮合理支护阻力研究

根据回采巷道两帮压裂失稳和剪切失稳破坏模型,对喷锚支护条件下回采巷道两帮稳定性及喷锚复合支护的合理支护阻力进行了研究。认为在分析回采巷道两帮围岩锚固体破坏特征及作用机理的基础上,按照剪切失稳破坏形态对深井回采巷道两帮进行设计能够确保安全。在上述分析的基础上,提出了锚喷支护条件下两帮喷锚支护的支护阻力计算方法,可为巷道支护设计施工提供参考。     

中空注浆锚索在顶板淋水主斜井堵水支护加固中的应用

针对古城煤矿主斜井巷道掘进过程中顶板出现的锚索孔淋水严重影响支护效果和施工进度的情况,通过巷道钻孔探放水探测发现顶板存在很多强度较低的泥岩岩层,开挖后在原岩应力的作用下,容易产生裂隙,此时的裂隙会导致水从裂隙中渗透出来,对施工与支护造成不良影响。基于注浆锚索的堵水支护加固和注浆理论,通过理论计算选择了合适的主斜井顶板淋水段的注浆锚索支护方案和注浆参数并在主斜井里程590~599m进行注浆锚索试验,确定注浆锚索施工的具体参数。根据注浆锚索试验段的矿压观测表明,注浆锚索堵水支护加固措施在古城矿主斜井淋水试验段取得了成功应用。     

强韧封层稳压胶结在过断层施工中的应用

在分析多种特殊施工方法过断层的基础上,总结了东欢坨矿5次过断层的经验教训,并采用小导管超前注浆、锚注加固地层,实现了超前注浆导管蜂窝高强密集、多层锚网喷强韧封层与稳压胶结支护体系,有效地控制了围岩变形,确保了巷道安全顺利穿过断层.     

巷道围岩松动圈测定及支护参数优化

为了对巷道进行有效支护,确保巷道的稳定性,基于研究巷道实际工程概况,采用电磁雷达法对巷道围岩松动圈进行测试,根据不同测线的雷达探测曲线,得到了研究巷道围岩松动圈级别;优化了巷道支护参数,主要包括顶板锚索、帮锚索、顶帮锚杆、一次喷浆、二次喷浆、道底板圆弧形卸压槽的开挖及底板注浆锚索加固等,并进行了巷道表面位移观测。研究得出,优化后的巷道支护能够有效控制巷道围岩变形。