高应力泥岩顶板巷道围岩失稳特征及控制分析

通过对高应力泥岩顶板回采巷道破坏特征、力学变形机制及失稳原因分析,建立了回采巷道锚杆-锚索支护区变形协调方程,提出了高应力泥岩顶板回采巷道围岩控制关键技术,确定了预留断面高强预应力锚杆-锚索协调变形支护方案,并对设计方案进行了数值计算与工业性试验。结果表明:高应力泥岩顶板巷道表现为顶板破碎严重及离层量大、两帮呈非对称收敛变形与底鼓量大的特征;高应力及泥岩顶板软弱围岩是巷道围岩产生破坏的内在原因,锚杆-锚索支护强度过低及锚杆-锚索支护区非协调变形则是巷道围岩破坏失稳的外在原因;古汉山矿13051回采巷道围岩为高应力-节理化-膨胀性复合型(HJS)软岩,为Ⅰ_(AB)Ⅱ_(AB)Ⅲ_(ABD)复合型力学变形机制,采用设计支护方案后,巷道围岩变形能利于释放,围岩压力减小,锚杆-锚索受力均匀,巷道围岩变形保持在可控范围内,预留断面高强预应力锚杆-锚索协调变形支护利于巷道围岩稳定。     

煤矿回采巷道复合顶板的稳定性分析及其控制

以某矿16号层的复合顶板为例,分析了影响顶板稳定性的因素,探讨了回采巷道围岩的变形与破坏规律。在此基础上,提出了以锚杆支护为主体的综合支护方案,有效地控制了回采巷道的围岩变形和破坏,保证了正常生产和安全。研究表明,对于服务年限较短、顶板不稳定、受采动影响的回采巷道,在条件适宜、措施得当、保证质量的前提下,锚杆联合支护仍不失为巷道有效支护形式之一,可以取得明显的经济效益。     

深井复合顶板回采巷道支护技术研究

为解决深井复合顶板回采巷道难以支护的问题,以谢一矿4671B4工作面-600 m水平回风巷为研究背景,分析了深井大断面复合顶板回采巷道围岩变形破坏特点,认为受高地应力和回采动压影响,各层顶板极易发生离层,且高帮变形影响顶板的稳定,由此提出了高强全长树脂锚固预应力锚杆支护系统控制对策,同时配用自行设计的低稠度树脂锚固剂,实现了树脂全长锚固,结合自制的光纤光栅测力锚杆,分析了巷道掘进过程中树脂全长锚固锚杆受力特征。工程实践表明,全长锚固锚杆沿锚杆全长均产生较强的黏聚力,能有效控制复合层状顶板的离层变形,保持巷道围岩稳定。     

近距离煤层采空区下回采巷道围岩控制技术研究与应用

为对近距离煤层采空区下12509工作面皮带巷的围岩控制技术进行研究,在对2#煤进行围岩地质力学测试、可锚性试验分析及锚杆支护理论的基础上,根据巷道顶板与上位采空区间厚度的变化,采用三种支护方式结合对巷道围岩进行控制,并通过矿压监测对支护效果进行分析。结果表明:在巷道实施三种联合支护方案后,12509工作面皮带巷的表面位移能够满足巷道掘进与回采期间的变形要求,锚杆、锚索的受力状态比较稳定,顶板无离层现象,该支护方案能有效控制巷道围岩变形。     

浅析金华山煤矿回采巷道顶板控制

针对金华煤矿5-2号煤层顶板状况,分析了影响顶板稳定性的因素,探讨了回采巷道围岩的变形规律,提出了辅以锚杆支护的综合支护措施,有效地控制了回采巷道的围岩变形和破坏,确保了安全生产。     

复合顶板动压巷道变形破坏机理与锚杆支护技术

薛虎沟煤矿为解决复合顶板巷道围岩控制和支护困难,通过理论分析、数值模拟并结合工程实践,对复合顶板巷道变形破坏机理及相应的锚杆支护技术进行了分析及应用。结果表明复合顶板动压巷道围岩变形破坏主要是锚杆支护的主动支护作用效果差,特别是复合顶板岩层节理裂隙发育程度高,会使巷道顶板的稳定性大幅降低;结合矿井实际地质条件,采用锚杆、锚索联合支护技术,提升了锚杆、锚索的预紧力,增强了联合支护的支护强度,提高了联合支护的主动支护效应,可有效控制复合顶板动压巷道围岩的变形破坏。     

基于松动圈理论的破碎软岩巷道支护研究与应用

首旺煤矿综采工作面回采巷道顶板破碎,围岩软弱,变形量较大。基于围岩松动圈理论,对首旺煤矿回采巷道的破碎机理和围岩变形机制进行分析,并根据围岩松动圈支护理论,确定锚杆支护的具体参数,设计采用锚杆+注浆联合支护来控制巷道的破坏变形。基于数值模拟结果,对支护后工作面回采巷道的屈服破坏特征、巷道围岩垂直应力、巷道围岩位移特征进行了分析。现场工业试验表明,采用锚杆+注浆联合支护技术后,巷道顶底板移近量和两帮移近量明显降低,巷道完整稳定,可以很好的控制破碎软岩巷道变形,提高巷道的整体稳定性。     

强动压影响下巷道锚杆受力特征及支护优化研究

针对斜沟矿18503工作面回采过程中,动压巷道锚杆受力呈现左帮右帮顶板的趋势,阐述了动压巷道围岩非对称性破坏特征。基于研究结果,结合斜沟矿18503工作面围岩赋存特征,对原支护设计进行优化,并进行了工业性试验。试验结果表明:支护优化设计方案较好,充分发挥了锚杆的支护作用,有效实现了支护体与围岩共同承载、共同调节作用,抑制和减小了围岩向巷道空间内部移动,使得动压巷道围岩变形得到有效控制。     

强采动大断面煤层巷道破坏特征及协同控制技术

为了解决强采动大断面煤层巷道围岩控制难题,以王庄煤矿9107工作面回采巷道为研究对象,采用现场调查、理论分析和数值计算方法,对回风顺槽变形破坏特征和矿压显现规律分析,揭示强采动大断面煤层巷道围岩失稳机理,提出回采巷道顶板锚杆-锚索、巷帮强力锚杆的协同支护机理和方式,提出优化支护方式、参数,得到回采巷道围岩控制技术.工程实践表明:采用锚杆-锚索耦合支护结构,有效地解决了大断面破碎回采巷道的控制问题.     

马堡煤矿厚煤层超高巷道支护与矿压观测研究

针对厚煤层超高巷道围岩控制难题,以马堡煤矿152回风下山为研究对象,采用矿压观测手段,研究了巷道表面位移、顶板离层、锚杆载荷变化情况和锚杆受力情况,分析了152回风下山支护系统的合理性。结果表明,厚煤层超高巷道两帮比顶板破坏更大,巷道初期变形较为剧烈,应及时施加支护,控制围岩变形;152回风下山的锚杆锚索支护设计合理,围岩控制效果良好,能够为马堡煤矿安全生产提供保障。     

大埋深梯形巷道围岩应力分布规律及支护优化

梯形巷道围岩的应力分布呈现非对称分布的特征,容易发生应力集中,引发巷道失稳破坏。以陈蛮庄煤矿3410工作面为背景,针对巷道变形量较大且破坏严重的情况,运用巷道围岩松动圈理论,分析了梯形巷道顶板应力分布特征,推导并计算了围岩塑性区最大半径,进而对现有回采巷道支护方式进行力学分析,验算当前支护下的支护强度。运用FLAC3D数值模拟研究揭示了当前支护条件下的围岩应力分布及变形规律,面对巷道底板底鼓、顶板蠕变、高帮局部滑移现象,基于原有支护提出补强支护的方案：在高帮中部偏上位置布置一根锚索,原有支护的锚索向下移动1 600 mm;在低帮增加锚索补强支护,且原有的锚杆、锚索更换为高强锚杆锚索,提高巷道围岩的承载能力。通过数值模拟验证了优化后的支护布置对围岩的控制效果显著,能够满足生产需要,有效控制了巷道围岩的变形与破坏。     

大采高综采工作面20m煤柱二次复用巷道矿压规律实测研究

针对回采工作面二次复用巷道围岩变形量大、支护困难的问题,在枣泉煤矿大采高综采11203工作面进行了20m煤柱二次复用巷道矿压规律实测研究。研究结果表明,二次复用巷道矿压显现主要分为工作面超前影响阶段、剧烈变形阶段、蠕变阶段,巷道在回采工作面后方的变形量可达回采工作面超前影响阶段变形量的4~6倍,巷道顶板浅部离层略大于深部离层;锚杆锚索受力变化比巷道围岩变形对扰动更敏感,受力变化远超前于围岩变形,锚杆锚索受力呈现先增大后减小的趋势,受力急剧增加阶段出现在回采工作面前后50m范围内;巷道顶板和两帮煤岩体在受采动影响后围岩浅部破坏范围有所增加,煤层破碎程度加剧,深部煤岩体出现不同程度破坏现象。     

离层破碎顶板回采巷道锚网索联合支护技术研究

针对某矿回采巷道顶板离层破碎的特点,在对比分析了架棚支护与锚杆支护优缺点的基础上,提出了采用锚杆支护的方式控制围岩变形。结合理论分析、数值计算等方法确定了回采巷道锚网索联合支护参数,即锚杆间排距800 mm×800 mm,锚索间排距2 000 mm×1 600 mm,长度8 000 mm,五花布置。采用该支护方案后巷道围岩变形情况为:顶底板移近量最大为260 mm,两帮移近量最大为220 mm,顶板离层量最大为18 mm。表明该方案能有效控制巷道围岩变形,可为其他地质条件类似的矿井提供借鉴。     

复合顶板沿空掘巷围岩控制研究

为研究复合顶板沿空巷道围岩变形破坏机理及控制技术,基于该类巷道变形破坏特征的分析,得到巷道变形破坏的主要原因是没有考虑复合顶板沿空巷道围岩特性、支护强度低、变形不协调和没有发挥围岩的承载能力,揭示了复合顶板沿空巷道围岩变形破坏机理,研究了合理的围岩控制技术:1)优化临时支护工艺,减少复合顶板空顶时间,2)喷浆封闭围岩,防止复合顶板风化,3)高强度高预应力锚杆支护、底角锚杆、二次支护增加复合顶板层间结合力,提高两帮承载能力并控制底鼓,4)向采空区倾斜锚索增强基本顶关键块稳定性,保护内承载结构.工业性试验结果表明,围岩表面位移和复合顶板离层得到有效控制,基本顶很快稳定.     

高预应力强力锚杆在易风化顶板巷道中的应用

长平煤矿大采高回采巷道为大断面沿底掘进巷道,为解决其顶板极易风化破碎且受大采高采动影响的支护难题,在理论分析和数值模拟的基础上,结合巷道实际地质赋存条件和应力场分布规律,采用高预应力强力锚杆支护系统进行该工作面巷道支护.掘进期间监测巷道围岩变形量不大,顶板几乎无离层现象,回采期间监测巷道表面位移及巷道整体变形量在工程允许范围内.结果表明,高预应力强力锚杆支护能有效地控制顶煤微裂隙的扩张,使得顶板不易风化,同时能够有效控制采动造成的巷道围岩变形与离层.     

浅谈锚网索支护在大倾角复合顶板回风煤巷的应用

针对大倾角复合顶板的煤层,以某矿22号层复合顶板为例,探讨回采巷道围岩的变形与破坏规律,提出以锚网索支护为主体的综合支护方案,控制回采巷道的围岩变形和破坏,保证了安全生产。研究表明对于服务年限长、顶板不稳定、受边界断层影响的巷道,在条件适宜、措施得当、保证质量的前提下,锚网索联合支护不失为巷道有效支护形式,可以取得明显的经济效益。     

深井高应力巷道围岩变形及控制技术研究

为了解决赵固一矿2号煤层11271胶带巷围岩变形破坏严重的问题,通过现场监测数据分析地质力学参数和原支护方案围岩变形破坏规律,指出围岩强度低、赋存水文地质环境复杂、应力集中系数高、支护强度无法达到要求是巷道围岩变形破坏的主要原因。提出了强力一次支护理论,采用全长预应力锚固强力锚杆锚索控制技术提高顶板初期支护预应力和支护强度,加强两帮支护的支护方案。现场试验效果表明:无论是从锚杆索受力还是从巷道顶底板和两帮变形量来看,采用全长预应力锚固强帮控顶技术后,巷道变形得到有了效控制,而且保证了正常回采。     

综采工作面锚杆支护巷道围岩变形量分析与控制

煤巷锚杆支护是采用锚杆支护设计软件设计的,而巷道掘进过程中选择的锚杆支护参数没有有效控制孤岛工作面回采过程中的巷道变形。通过对工作面回采过程中巷道围岩表面位移监测结果的分析,合理选择了控制巷道围岩变形加固支护参数,有效控制了巷道的围岩变形,确保了安全生产。     

缓斜厚煤层回采巷道围岩控制技术研究

为控制缓斜厚煤层回采巷道围岩变形,以华盖山煤矿201工作面回风巷为工程背景,采用数值模拟方法研究了回采巷道变形破坏特征,结果显示倾斜厚煤层巷道围岩破碎区和塑性区范围较大,并且破碎区主要集中于顶板,浅部围岩为剪切-拉伸破坏,同时锚网索喷支护技术能够有效控制在该地质条件下的巷道围岩变形。工程实践表明,锚网索喷支护巷道两帮和顶底板最大移近量分别为105mm和127mm,并且现场没有出现锚杆(索)失效情况,可为类似条件下的巷道围岩控制提供参考。     

顶板可接长锚杆耦合支护系统性能研究

针对大变形巷道顶板支护系统中锚杆与锚索受力和变形不协调的问题,研发了一种新型可接长锚杆。在对普通锚杆、锚索及新型可接长锚杆拉伸试验和力学分析的基础上,结合大变形巷道顶板围岩的变形破坏特征,提出了大变形巷道顶板可接长锚杆耦合支护系统,建立并分析了可接长锚杆耦合支护系统与锚索耦合支护系统的本构模型。研究表明:当巷道顶板变形量超过锚索最大延伸量时,锚索耦合支护系统中锚索由于延伸率低,过早于普通锚杆达到延伸极限而破断,而可接长锚杆能与普通锚杆在受力和变形2方面协调同步地支护顶板围岩;可接长锚杆能够提高顶板围岩的自承性能,并在保证较强支护力的同时提供更大的让压距离。可接长锚杆耦合支护系统成功应用于赵固一矿11031巷道试验段中,顶板变形量比原支护方案减少了20%左右,顶板围岩从开挖到稳定的时间缩短了33%,且顶板变形稳定后顶板下沉速率较原支护方案明显降低。