袁大滩煤矿超长巷道补强支护技术实践

为优化超长距离薄煤层工作面巷道支护的实际应用方法,以袁大滩煤矿11203工作面为研究对象,通过地质调查、理论分析、现场实践等手段,分析巷道围岩自稳特征,得出极限自稳隐形拱和自稳隐形拱的高度,设计出相关补强支护参数,并进行现场验证。研究结果表明,根据极限自稳隐形拱和自稳隐形拱的最大高度,可确定出用锚杆锚索最低长度分别为2.5 m、8.3 m,并根据采动影响提出了补强支护的3种要素。通过现场实施情况可知,超长距离薄煤层工作面巷道补强支护加固了围岩的自稳性,巷道的围岩变形被控制在45 mm,取得了良好的支护效果。     

基于自稳隐形拱原理的锚杆支护设计

基于自稳隐形拱原理的锚杆支护设计，是在总结锚杆加固围岩机理的基础上，第一次将岩体承载能力的界限划进了屈服范围内，认为锚杆支护的主要作用在于控制锚固区围岩的离层、滑动、张开裂隙等扩容变形与破坏，最大限度地保持围岩完整性，避免有害变形出现，并提出了极限自稳隐形拱是地下巷道围岩可能失稳的最大区间边界。本文运用有限差分法程序FLAC2D对其进行了分析研究，推导出了自稳隐形拱与极限自稳隐形拱的曲线方程，为巷道的锚杆支护技术提供了参考和借鉴，对工程实际具有重要的指导作用。     

自稳隐形拱理论在软岩巷道围岩控制中的应用

 针对软岩巷道围岩的变形破坏特点及岩体的自稳现象,提出了“极限自稳隐形拱”的概念,并给出了自稳隐形拱的椭圆曲线方程,阐明了巷道顶板稳定性控制的重要性,揭示了巷道围岩的控制对象为自稳隐形拱内的危害岩体,明确支护控制的目的是缩小自稳隐形拱,并控制危害岩体的稳定性。通过在裴沟-300轨道大巷的支护实践,为软岩巷道支护控制提供了新的依据。     

巷道围岩支护的极限自稳平衡拱理论

根据巷道围岩垮落过程的自稳平衡现象,提出了巷道围岩极限自稳平衡拱概念,按照顶板围岩冒落区的拉破坏原则和无拉应力条件,给出了极限自稳平衡拱的椭圆曲线方程。考虑巷道两帮破坏区对顶板稳定性的影响,提出了巷道围岩的极限自稳平衡拱理论,揭示了巷道围岩的控制对象为自稳平衡拱内的岩体。基于巷道"底板-两帮-顶板"相互影响,巷道支护应当按照极限自稳平衡圈进行设计。结合大量的实践总结,提出了巷道支护要重视两帮和底板的原则,为软岩巷道支护理论与实践提供了新的借鉴。     

自稳隐形拱的研究与应用

根据巷道顶板的受力状况,提出了巷道顶板的“自稳隐形拱”概念,并利用大型软件FLAC对开挖后的巷道进行了数值模拟,推导出了自稳隐形拱与极限自稳隐形拱的曲线方程。通过改变巷道断面形状、加帮部锚杆和顶板锚杆,可以改变自稳隐形拱和极限自稳隐形拱的曲线位置,为支护设计提供了依据。     

基于自稳隐形拱理论的锚网索支护技术

基于自稳隐形拱理论的锚杆支护设计,在一般围岩巷道取得了良好的支护效果,但是针对软岩巷道大变形的特点,有必要对其应用进行深入研究.论文对基于自稳隐形拱理论在软岩巷道的应用进行了分析研究,提出了合理的支护方案.现场施工监测表明,该支护方案可以有效地增加锚杆的承载面,防止碎矸冒落,使软岩巷道围岩变形得到有效控制.     

山阳煤矿基于自稳隐形拱理论的切眼支护设计研究

综采工作面切眼用来安装综采支架、刮板输送机、采煤机等设备并从此开始回采,要求切眼的跨度较大、安全可靠。通过分析山阳煤矿1507工作面切眼的地质条件,以自稳隐形拱理论为基础,应用“自稳隐形拱最大高度公式”确定顶锚杆长度、应用“极限自稳隐形拱最大高度公式”确定锚索长度、应用“锚入岩层内深度公式”确定锚索锚固长度,并运用其原理对矩形巷道进行了改进,设计了导硐法掘进的刚柔双层网支护的圆弧角矩形切眼。同时在施工中设置了顶板观测站,监测巷道表面收敛量、顶板离层量及锚杆工作荷载等指标指导施工。从其支护效果和支护方案的合理性方面看,成功实现了切眼可靠支护和安全使用。可为类似条件矿井提供借鉴。     

极近距离立体交叉巷道交错段围岩控制与支护技术

针对极近距离的空间立体交叉巷道交错段的围岩控制,根据自稳隐形拱理论对上方巷道掘进对其下伏巷道造成的影响进行了理论分析,分析认为:当上方巷道在其下伏巷道的自稳隐形拱范围内掘进时,并不会对其下伏巷道顶板造成应力集中现象,而只会增加其下伏巷道自稳隐形拱的高度,从而造成下伏巷道顶板压力的增大。同时,减小上方巷道的跨度能够有效减小其下伏巷道的顶板压力,从而有利于其下伏巷道的顶板稳定性控制。并以南阳坡煤矿极近距离立体交叉巷道为工程背景,计算了上方巷道掘进时其下伏巷道的顶板压力,对掘进通过下伏巷道时进行了数值模拟,以此为依据对立体交叉巷道的交错点的下伏巷道支护进行了优化设计,在上方巷道掘进的过程中保证了下伏巷道的稳定性,为类似工程提供了借鉴意义。     

高矿压顺槽无梁带锚网支护研究

董东煤业公司采煤工作面位于渭北煤田奥灰水位线以下,两顺槽矿压显现十分剧烈,底鼓和帮鼓严重,需要专业队伍跟随采煤工作面起底扩帮,不但影响回采生产,还产生很大的生产费用。应用自稳隐形拱理论对巷道支护设计进行优化,设计了"无梁带锚网支护系统",锚杆长度根据自稳隐形拱高度确定,锚索按照极限自稳隐形拱高度确定,锚杆直径和间排距按照锚杆岩石耦合理论确定,解决了董东矿建矿以来的生产难题,取得了良好效果。     

锚网支护理论的新探索

巷道围岩具有一定的自承能力,支护工作正是在进一步提高这种自稳能力,若把巷道顶部的岩石看作是连续岩梁,锚杆的作用就是挤压加固这一岩梁,当岩梁的厚度达到一定程度时,其中必然隐藏着1个隐形拱。通过计算和试验验证了是岩梁起作用还是隐形拱起作用。     

小庄煤矿井底车场锚杆(索)联合支护参数优化研究

根据小庄煤矿井底车场工程地质实际条件和巷道围岩自稳隐形拱理论进行计算,结合矿井施工安全规范,优化得出经济合理的锚杆(索)支护参数,运用有限元数值模拟预测支护效果,经过工程实践,通过布设监测点得到120天内的巷道变形值,满足巷道稳定性的要求,优化方案设计合理,经济效益和社会效益明显。     

基于自稳隐形拱理论的巷帮稳定性分析

基于自稳隐形拱理论,解释了巷帮支护对巷道围岩稳定性的重要性。运用MIDAS/GTS软件,进行了三维的模拟分析,选取了下帮滞后支护和正常支护2种模型,得出了前者比后者巷帮位移量、塑性区面积均大。现场监测结果表明:下帮表面位移量比上帮最大值大114mm左右,再次验证了下帮支护对巷道稳定的影响,为工程实践提出依据。     

高应力软岩巷道灌浆支护技术研究与应用

针对贵州某矿141712运输上山围岩大变形、锚杆索失效严重等问题,运用现场调研、理论分析、室内试验、数值模拟等研究方法分析了软岩巷道围岩变形破坏机制,提出灌浆支护技术并分析其支护原理,设计了"锚杆+锚索+灌浆+双U型钢"的联合支护方案,最后通过理论计算、数值模拟以及工业性试验对设计的控制方案进行了验证。研究结果表明:围岩强度低,自稳能力差、高应力且应力环境复杂、支护构件支护阻力低以及未对关键部位进行加强支护是造成巷道围岩变形破坏的主要原因;采用设计的支护方案后,围岩变形量减少了35%,满足现场应用要求。     

基于离散元方法的深部巷道层状围岩稳定特性研究

采用块体离散元方法UDEC,通过细观参数校核及无支护状态的宏观物理-数值模型对比,建立了深部层状围岩巷道模型,分析了4种支护方式对深部巷道层状围岩体承载特性及变形破坏特征的影响。在块体离散元巷道模型基础上,为进一步研究深部矩形巷道层状围岩体承载能力,通过监测模型内部的应力、塑性区分布及顶底板和两帮位移,对不同支护方式的压力拱成拱特性进行了分析。研究结果表明：不同支护方式下深部巷道顶底板及两帮围岩均出现了应力集中区,采用锚杆+锚索+喷射混凝土+工字钢支护后巷道表面收敛程度及围岩的位移均最小,支护效果最明显,对围岩的控制效果最好。研究结果可为实际工程中的矩形巷道层状围岩稳定性控制提供参考。     

基于离散元方法的深部巷道层状围岩稳定特性研究

采用块体离散元方法UDEC,通过细观参数校核及无支护状态的宏观物理-数值模型对比,建立了深部层状围岩巷道模型,分析了4种支护方式对深部巷道层状围岩体承载特性及变形破坏特征的影响。在块体离散元巷道模型基础上,为进一步研究深部矩形巷道层状围岩体承载能力,通过监测模型内部的应力、塑性区分布及顶底板和两帮位移,对不同支护方式的压力拱成拱特性进行了分析。研究结果表明：不同支护方式下深部巷道顶底板及两帮围岩均出现了应力集中区,采用锚杆+锚索+喷射混凝土+工字钢支护后巷道表面收敛程度及围岩的位移均最小,支护效果最明显,对围岩的控制效果最好。研究结果可为实际工程中的矩形巷道层状围岩稳定性控制提供参考。     

朱家河煤矿综采面开切眼锚杆支护技术实践

采用自稳隐形拱理论,对朱家河煤矿11509综采工作面切眼进行了锚杆支护设计与应用,对复杂地质条件下大跨度巷道支护方式选择具有一定的借鉴意义。     

黄陵矿业一号煤矿围岩控制支护技术研究

以西安科技大学黄庆享教授提出的自稳隐形拱理论为基础,通过计算得出黄陵矿业一号煤矿六盘区回采巷道围岩控制支护参数。选取六盘区625进风顺槽作为试验对象,采取多元化矿压观测方法,对试验区域受一次采动影响进行现场观测、记录、分析;受二次采动影响采用数值模拟分析,得出动压巷道受两次采动影响后的围岩活动规律。同时运用计算机数值模拟软件分布多次迭代计算方法测定巷道围岩松动圈,来指导一号煤矿回采巷道支护的科学设计。     

跨大巷开采巷道支护技术研究

通过三维Midas/GTS数值模拟软件完成了非平面应变问题下的跨大巷开采巷道稳定性分析,并根据自稳隐形拱理论对巷道支护分段处理,确定了锚杆、锚索支护深度,将主动锚杆支护和被动架棚支护运用到复杂地质条件下的巷道加固中,为跨大巷开采巷道支护提供了可行的技术依据。     

基于自稳隐形拱理论和FLAC的巷道支护方案优化

以陕北榆阳煤矿2302运输巷道为背景,使用FLAC数值模拟软件和"自稳隐形拱"理论对其掘进断面和支护方案进行了优化,从而使之能够更有利于巷道的变形。设计了现场监测方案,并对部分监测结果进行了分析。结果表明:优化的巷道断面和支护方案合理可行,满足了该巷道的安全。     

复合顶板中厚煤层沿空掘巷煤柱宽度研究

将沿空掘巷煤柱宽度按照沿采场边缘的塑性区、煤柱侧帮锚杆支护作用区和安全余量三部分之和作出了初步确定,采用极限平衡理论计算了采场边缘的塑性区宽度,利用自稳隐形拱理论确定了帮锚杆支护作用区,并通过Midas数值模拟获得了最佳煤柱宽度。根据自稳隐形拱理论对沿空掘巷顺槽进行了支护设计,为复合顶板中厚煤层下沿空掘巷支护提供了理论依据。