深井破碎围岩巷道协同支护技术研究与应用

为解决煤炭资源进入深部开采时破碎围岩巷道支护所面临的变形大、易失稳、难支护等问题,提出“架棚+锚杆(索)+注浆”协同支护方案,运用钻孔窥视确定巷道围岩结构稳定性、裂隙发育特征,FLAC3D数值模拟对比分析常规锚网喷支护、锚注支护及棚锚注协同支护塑性区分布,结果表明：棚锚注协同支护技术较另两种方案表现出更好的支护效果,塑性区分布范围明显减少,应力集中现象得以缓解,支护巷道模拟变形量与工程监测较为接近。工程试验表明：采用常规锚网喷支护、锚注支护巷道仍存在较大变形,不能保持长期稳定,棚锚注协同支护巷道变形明显降低,应用期间顶板下沉量较常规锚网喷支护降低了68%,两帮位移降低了52%,满足巷道支护稳定要求。棚锚注协同支护技术对深部破碎围岩巷道变形控制效果显著,尤其在掘进影响期控制围岩作用表现突出。     

孤岛煤柱下破碎软岩巷道支护技术研究

为解决孤岛煤柱下破碎软岩巷道支护困难的问题,针对许疃煤矿82联络巷地质条件和巷道变形破坏特征,分析巷道失稳破坏的原因,提出了棚-索协同支护+全断面注浆加固+底板高强锚网索支护的全断面联合支护技术。结果表明:该支护技术能减小巷道围岩塑性区和低应力区,并能改善U型钢支架受力状况。82联络巷围岩变形在25 d后趋于稳定,两帮移近量最大为58 mm,顶底板移近量最大为35 mm,有效控制了巷道围岩变形,保证了巷道长期正常使用。     

软岩巷道围岩变形及控制

赵固二矿Ⅰ盘区东回风大巷原采用锚网索梁+12#工字钢棚联合支护,变形严重。为此,选取合适的注浆材料壁后注浆并架设36U型钢棚支护,采用FLAC3D数值模拟软件分析了巷道围岩的应力分布和塑性区范围,结果显示水平应力和垂直应力峰值分别为33.0 MPa和32.6 MPa,顶底板最大变形量为162 mm,两帮最大移近量为186 mm,巷道围岩未出现明显的塑性变形,表明该方案能维护巷道稳定。     

软岩巷道围岩变形及控制

赵固二矿Ⅰ盘区东回风大巷原采用锚网索梁+12#工字钢棚联合支护,变形严重。为此,选取合适的注浆材料壁后注浆并架设36U型钢棚支护,采用FLAC3D数值模拟软件分析了巷道围岩的应力分布和塑性区范围,结果显示水平应力和垂直应力峰值分别为33.0 MPa和32.6 MPa,顶底板最大变形量为162 mm,两帮最大移近量为186 mm,巷道围岩未出现明显的塑性变形,表明该方案能维护巷道稳定。     

破碎围岩巷道注浆加固设计及其效果分析

为控制11#煤带式输送机大巷围岩变形,设计在原锚网索+29U型钢套棚支护基础上进行注浆加固,提高围岩承载能力.实施后通过打孔窥视浆体固结情况及观测围岩变形量,注浆3m范围内的破碎围岩实现固结,注浆段巷道顶板下沉量为9mm,两帮位移量为12mm,围岩变形速率降低.     

基于3DEC的深埋软岩煤巷U型钢支架-锚网索耦合支护

以某矿三采区运输下山为工程背景,基于原锚网索支护巷道变形破坏特点和原因,提出了深埋软岩煤巷U型钢支架-锚网索耦合支护技术,并利用3DEC数值模拟分析其围岩应力、位移、塑性区等特征。结果表明:相比于原支护,巷道两帮及顶板浅部围岩应力明显增加,变形量、塑性区深度降低显著,顶底板移近量108.56 mm、两帮变形量61.39 mm、最大塑性区深度3 m,支护效果显著;现场巷道顶底板和两帮变形量为115.95 mm和67.00 mm,顶板离层基本为0,验证了支护技术的可靠性。     

大松动圈破碎围岩二次注浆加固试验研究

为解决赵庄煤矿高地应力条件下松软破碎围岩巷道持续变形的问题,通过理论分析、试验模拟和现场观测的手段对二次注浆加固进行研究,基于松动圈理论,采用地质雷达探测技术、深浅孔原位复注浆技术及锚注加固技术,在西翼南回风巷原有的锚网索支护基础上进行了全断面二次注浆加固试验。采用数值模拟以及巷道变形量观测的方法对支护效果进行检验。结果表明:二次注浆加固提高了围岩的整体强度,塑性区大幅减小,形成了复合承载结构,实现了锚固体与破碎围岩共同承载和自承载,可有效解决破碎围岩的持续变形问题。     

巷道过断层破碎带支护技术分析

分析了1605回风巷断层区域巷道破坏机理,采用预注浆、锚网索及架U型钢棚对断层破碎带进行联合支护。通过监测围岩变形量对联合支护效果进行检验,围岩变形量在有效控制范围之内,联合支护取得了良好的效果。     

构造带极不稳定围岩巷道控制技术及其应用

针对林东矿业集团泰来煤矿+1 150 m水平运输大巷受断层破碎带影响造成巷道围岩极不稳定的实际情况,采用现场调研、理论分析和数值模拟等方法相结合的方式对该类巷道围岩的变形破坏进行了调查和分析,并针对构造带围岩极其破碎的特点提出了锚网喷+注浆+顶板锚索的联合支护技术.该技术的支护原理为密集锚杆保持浅部围岩的整体性,注浆粘结强化破碎围岩,高刚度预应力顶板锚索控制围岩的失稳变形.通过数值模拟对巷道顶底板及两帮位移监测结果表明,该方案能够有效地控制围岩的变形破坏,使顶底板及两帮位移明显减小,能够满足矿井正常生产的要求.     

软岩巷道围岩控制技术

为解决朱仙庄矿采用锚网喷+全封闭29U可缩支架支护巷道围岩变形量大、支护结构破坏严重的难题,提出了锚网喷+全封闭29U高强支架为核心的支护方案,并采用FLAC3D数值模拟软件对不同支护方式下的巷道围岩应力分布、位移和塑性区特征进行了对比分析。数值模拟结果显示锚网喷+全封闭29U高强支架支护巷道围岩应力集中区更靠近巷道中心,位移和塑性区范围均较小。工程实践表明,锚网初喷+全封闭29U高强支架支护巷道两帮收敛量和顶底板移近量的最大值分别为155 mm和270 mm,在矿压观测后期,巷道日变形量小于0.2 mm/d。     

三软煤层底板岩巷变形分析与加固技术

基于料石砌碹拱形支护的三软煤层底板岩巷易发生变形,为有效控制软岩巷道变形量,减少巷道维护次数,通过对米村煤矿-150 m水平水仓硐室围岩物理化学性质分析、地质构造和原支护形式及巷道破坏特征分析,分析了巷道失稳的主要原因,基于巷道围岩松动圈支护理论和软岩工程支护原则,提出了适合于软岩巷道的锚网索＋喷浆壁后注浆＋可缩性U型钢支架的联合加固技术,经连续3个月的巷道变形监测,巷道帮部最大水平位移37 mm,顶底板最大移近量52 mm,此联合加固技术能有效控制软岩巷道变形。     

深井泥岩巷道围岩失稳控制技术研究

为有效防控深井泥岩巷道围岩失稳难题,以皖北矿区祁东煤矿具体地质及开采支护条件为背景,建立巷道围岩塑性区和位移的解析表达式,分析围岩力学参数及支护阻力对围岩变形破坏的影响规律,发现塑性区半径、表面位移与围岩内聚力(支护阻力)负相关,据此提出了满足现场施工需求、安全经济的锚网喷索+阶梯压力注浆联合支护技术,并通过现场实测对支护技术的有效性进行验证。结果表明:采用锚网喷索+阶梯压力注浆联合支护后,巷道顶、底板相对移近量较单一的架棚支护降低80.87%、87.69%,巷道围岩完整性增强,稳定性控制效果显著。     

连续断裂区域巷道失稳机理及控制技术研究

为了研究方庄一矿-400 m大巷在穿越断层破碎带时,围岩松动范围大、控制难度大的问题,采用现场调查、数值模拟和现场工业试验等方法,对该矿地质构造背景、断裂形式、断裂周围应力场和位移场分布形式进行了分析,认为-400 m大巷围岩失稳是连续断裂构造区破碎围岩、复杂应力环境、支护方式、采动影响等共同作用的结果;采用数值模拟分析了巷道穿越连续断层时,其围岩应力、位移和塑性区的分布规律;在围岩松动破坏范围测试的基础上,提出了锚网索联合支护配合U型钢封闭支架及围岩注浆加固的主被动联合支护技术。工业性试验表明,在观测的180天内,两帮最大移近量70 mm,顶底板39 mm,与未采取联合支护的同类型巷道相比,位移减少了450 mm左右,整体加固效果良好。     

断层破碎带中巷道围岩大变形机理及控制技术研究

基于常村煤矿N3-6运输平巷的地质状况,分析了过断层破碎带时巷道围岩大变形的机理,得到了巷道在断层破碎区域大断面效应显著,且围岩变形受构造应力机制(IIA)、重力机制(IIB)和随机节理型机制(IIIE)的复合变形力学机制作用是巷道围岩大变形的主要原因;在一定范围内,随着Hoek-Brown常数(m1)、岩体地质强度指标(GSI)和岩石单轴抗压强度(c)的提高,巷道围岩失稳范围迅速减小;随着围岩应力增加,失稳范围逐渐加大,二者近似于正比例关系。提出了"超前预注浆+锚网索"联合支护方式控制断层破碎区域围岩变形,通过FLAC~(3D)数值模拟对比了原方案和优化后方案的支护效果,结果表明,优化后方案围岩塑性区面积较原方案下降低了56.9%,顶底板最大位移量减小了74%,两帮最大位移量减小了65.3%,巷道围岩大变形得到了有效控制。工业性试验表明,巷道围岩变形在25 d后基本趋于稳定,且顶底板位移量以及两帮位移量均控制在300 mm以内,与FLAC~(3D)数值模拟结果基本吻合,运输平巷支护效果能满足工程需求。     

三软煤层沿空巷道破坏机制及锚注控制

针对龙口矿区梁家煤矿典型三软地层沿空巷道-4606材料巷围岩控制难题,通过现场监测和试验,分析原支护方案下围岩变形破坏机制。煤层结构复杂,围岩易膨胀、软化,围岩破坏范围大,拱架变形破坏严重,锚杆支护潜力无法有效发挥是巷道变形破坏的主要原因。以锚注支护为核心,实施了U型棚+注浆锚杆+注浆锚索和注浆锚杆+注浆锚索2种联合支护对比试验方案。结果表明：方案实施后,巷道围岩变形量均小于原支护方案37%以上,U型棚+注浆锚杆+注浆锚索联合支护方案中U型棚对围岩的控制作用不明显,注浆锚杆+注浆锚索联合支护完全可以取代传统的U型棚支护。     

主被动联合支护在软岩巷道中的应用

针对山脚树煤矿216车场联巷帮顶松软、巷道帮顶压力大，造成巷道使用周期短、维护频繁现象等问题，通过理论分析、现场监测的方法，分析了原支护方案下巷道围岩变形机理，结合山脚树煤矿216车场联巷的围岩特征，提出了锚网索支护+混凝土浇灌+金U棚+注浆联合支护方案。结果表明：与原方案相比，巷道围岩顶底板、两帮移近量未发生明显变化，有效控制了该条件下的巷道围岩变形，锚网索支护+混凝土浇灌+金U棚+注浆联合支护满足支护要求，保证了生产安全。通过现场实践检验，支护效果较好，研究可为煤系底层三软巷道支护提供参考。     

围岩松动圈锚注联合支护技术研究与应用

为解决赵庄煤业西翼胶带巷极破碎软岩的变形控制技术问题,对西翼胶带巷两帮和底板进行了探地雷达松动圈测试,得出了巷道围岩松动圈范围和破碎情况,基于松动圈测试及分析,提出了由预留变形量让压、初次全锚索网喷支护、深浅孔注浆加固、底角锚注加固组成的锚注联合支护体系,并在西翼胶带巷进行了应用。数值模拟和现场围岩变形监测结果表明,全锚索及深浅孔注浆加固下,巷道围岩强度提高,整体性较好,围岩破坏范围大幅减小,巷道表面变形得到有效控制,能够较好地满足巷道的使用,成功地解决了胶带巷大松动圈极破碎软岩条件下的巷道稳定控制问题。     

千米深井大断面软岩巷道联合控制技术

针对邢东矿千米深井大断面软岩巷道围岩持续变形的控制难题,分析了-980 m大巷变形失稳的主要原因,并结合现场地质生产条件,提出多维联合支护技术,即“锚网梁+U型钢支架十喷浆、壁后注浆”的综合治理方案.现场实践表明,采用该方案2个月后巷道变形趋于平稳,顶板最大下沉量88 mm,两帮移近量207 mm,底臌量92 mm,有效解决了-980m大巷持续变形失稳的难题.     

动压巷道棚索协调支护技术应用实践

针对普通U型钢支护存在支架强度低、支护围岩相互作用关系差以及不能适应动压巷道复杂应力环境和大变形的现状,提出了以高阻可缩重型U型钢和高强度锚索为主的棚索协调支护技术,具体包括壁后充填注浆改善支护围岩相互关系,薄弱区锚索补强提高支护结构整体稳定性以及锚注加固底板控制底鼓。结合某矿巷道具体地质条件,通过数值模拟研究了不同支护方案对动压巷道围岩变形的控制效果。观测结果表明：顶底板移近量约280 mm,两帮移近量约为260 mm,采用棚索协调支护技术能有效控制巷道围岩变形。     

高应力回采巷道过断层破碎带支护技术与实践

平煤八矿丁5.6-11250工作面埋深为750~830 m,掘进过程中揭露断层39条,巷道围岩应力大,巷道支护困难。为解决巷道掘进支护困难问题,采用数值模拟方法分析了不同支护参数对巷道围岩的控制效果,提出锚网索喷+U型棚联合支护的技术方案。现场观测表明,围岩变形量得到控制,保证了锚网索联合巷道过断层时的支护安全。