半刚性网壳锚喷支护及其在跨采巷道中的应用

根据板壳原理设计新型钢筋网壳构件,既可在巷道内单独组装对围岩进行连续支撑,又可先撑后喷,在围岩表面形成半刚性钢筋混凝土薄壳衬砌结构。该结构具有一定的整体可缩性,能承受强大变形地压及采动荷载,达到用较少材料提高喷层支撑能力与让压的目标。网壳锚喷支架是结构合理、工艺简单、能承受高应力的新型支架,完成了室内整架载荷试验,并成功应用于兖州矿区跨采巷道     

网壳锚喷结构支护机理分析及试验研究

在介绍网壳锚喷结构支护技术特点的基础上,阐述了其支护机理,并简述了网壳喷层支架试验结果,达到用较少材料提高喷层支撑能力与抗压的目标,证明网壳锚喷结构是一种结构合理、工艺简单、能承受高应力及采动荷载的新型支架。     

软岩巷道新型网壳锚喷支架静力分析及其应用

简述了网壳锚喷支架的技术特点和静力分析,介绍了网壳锚喷支架工业性试验方案及试验结果,达到用较少材料又提高喷层支撑能力与让压的目标,证明网壳锚喷支架是一种结构合理、工艺简单、能承受强大地压及采动荷载的新型支架。     

新型锚喷支护技术及其在桃园矿区的应用

钢筋网壳结构是软岩巷道支护工程中一种新型的支护形式。介绍钢筋网壳锚喷支护的技术特色、结构特点、支护原理，并对其进行理论分析，推导出钢筋网壳锚喷结构计算模型及其内力计算表达式。结合在桃园矿的应用，阐述其施工技术要求及施工工艺。实践证明，空间网壳锚喷支护结构具有很高的推广应用价值和广阔的发展前景。     

混凝土网壳喷层复合结构强度计算

当前,煤矿巷道的支护大多采用复合支护方式。复合支护形式种类繁多,锚网喷支护是工程中使用较为广泛的有效方式。但常用的单层钢筋网锚喷支护形式,单层钢筋网的主要作用是临时支护作用,由于他位于围岩与混凝土层之间,对混凝土喷层的承载能力几乎没有帮助。在许多高地压的巷道中的支护效果不理想,常发生钢筋网混凝土层脱落、巷道变形过大。本文主要采用双层钢筋网的网壳结构,外网的主要作用依然是临时支护,而内网的主要作用是将混凝土喷层中的混凝土由平面应力状态改变为三向应力状态,使其成为约束混凝土。文章通过有限元软件ABAQUS对模型进行数值模拟分析。分析对比了混凝土网壳结构与素混凝土结构自承载能力之间的差异,运用第四强度理论,通过模拟分析量化二者在其MISES应力的差别,以及各自的位移量,自身厚度变形量。研究结果对软岩巷道的支护应该具有非常重要的理论指导意义。     

构造与巨厚砾岩耦合条件下回采巷道冲击地压机制研究

 冲击地压是煤矿开采中因采动或动载诱发煤岩体变形能剧烈释放,并伴随地下采掘空间煤岩体突然、急剧和猛烈破坏的现象。随着煤矿开采深度和开采强度的持续增加,地下开采面临的构造地质条件日趋复杂,我国越来越多的煤矿开始出现冲击地压现象,破坏性冲击地压频繁发生且日益严重。冲击地压的孕育和显现是构造特征和地层特征在采掘动态平衡过程中能量稳定态积聚及非稳定态释放的结果,是煤岩体性质、地质特征和开采技术条件的综合反映,同时该问题具有明显的时空演化特征。 义马矿区是冲击地压的高发矿区,且冲击地压多发生在回采巷道,巷道冲击地压的本质是巷道围岩在高应力作用下的突然失稳、变形和破坏。向斜构造应力、断层构造应力、上覆巨厚砾岩局部离层断裂垮落造成巷道的非均匀应力和开采扰动是义马矿区回采巷道冲击地压发生的主要影响因素。运用现场调研、相似模拟试验、数值计算和现场工业性试验相结合的方法,深入研究构造与巨厚砾岩耦合条件下回采巷道冲击地压机制及防治技术。主要工作与创新点如下： (1) 针对义马矿区11个典型工作面发生的89次冲击事件进行统计分析,得出了义马矿区冲击地压以回采巷道冲击地压为主,冲击引起的回采巷道变形破坏以底鼓为主。 (2) 设计了具有义马矿区向斜、断层和巨厚砾岩地质特征的相似模拟试验,并采用数字散斑全位移场监测、应力场监测和能量场监测,研究了采动影响下距工作面不同距离和距断层不同距离回采巷道围岩冲击特性及失稳变形破坏特点,并分析了巨厚砾岩离层断裂时巷道围岩变化规律和断层滑移活化时巷道围岩变化规律。 (3) 建立了具有向斜、断层和巨厚砾岩特征的数值模型,研究了采动影响向斜作用下巷道围岩冲击特性(巷道围岩的应力场、能量场、位移场和塑性区(三场一区)是巷道围岩冲击特性的表现形式),对比分析了向斜轴部和翼部回采巷道围岩冲击特性异同;研究了采动影响断层作用下巷道围岩冲击特性,对比分析了断层下盘和上盘回采巷道围岩冲击特性异同;研究了采动影响巨厚砾岩作用下回采巷道围岩冲击特性,从不同砾岩厚度条件下对比分析回采巷道围岩冲击特性;研究了采动影响构造与巨厚砾岩耦合条件下回采巷道围岩冲击特性,对同时间不同地点距工作面不同距离回采巷道围岩冲击特性、同地点不同时间距工作面不同距离回采巷道围岩冲击特性和距断层不同距离回采巷道围岩冲击特性分别进行详细分析。 (4) 提出了构造与巨厚砾岩耦合条件下回采巷道冲击地压机制、义马矿区回采巷道冲击地压综合防治体系和具体防治措施,并对回采巷道强力柔性支护体系、U型钢联合支护体系和锚杆支护体系进行评价总结,依据应用实践得到的回采巷道冲击地压前兆规律,得出强力柔性支护体系在防冲巷道支护中对巷道围岩应力场、能量场和位移场的关键控制作用明显优于U型钢联合支护体系和锚杆支护体系,且可以很好地适应并控制巷道围岩变形,对构造与巨厚砾岩耦合条件下回采巷道冲击地压防治起到积极且显著的作用。     

金川二矿区地下巷道变形监测分析及应用

金川矿山地下工程围岩的工程地质条件差，地压活动强烈，尤其是处于采矿动态环境中巷道的失稳更为严重。通过对二矿区地下巷道的长期变形监测，结合现场工程地质调查研究，综合分析了采准巷道的失稳主要受采动因素和岩体结构因素的影响。提出二次支护与巷道破坏后的重新支护宜强不宜弱的论点与地压控制措施，为后续采矿的顺利进行提供科学依据。     

跨采巷道围岩结构稳定性分类与支护参数决策

针对跨采薛的矿山压力特点,建立了反映巷道具体稳定性状态的围岩结构稳定性指标,以实测资料为样本确定出指标权值,采用模糊ＩＳＯＤＡＴＡ类分析方法得一跨采巷道结构稳定分类模式,提供了跨采巷道结构稳定性实用分类与锚杆支护参数设计的实用方法,可应用于跨采巷道稳定性预测与锚杆支护设计。     

放炮震动诱发煤矿巷道动力失稳机理分析

发展了J.Litwiniszyn关于震动波诱发巷道动力失稳理论,分析了炮采震动诱发煤层巷道稳定性的影响,从理论上解释了放炮震动诱发冲击地压的根本原因。结合赵各庄矿实际生产情况,利用有限差分软件FLAC2D,对比分析了无支护和两种不同柔性支护条件下,巷道受放炮震动影响后的变形破坏情况。研究表明:放炮震动不仅增加了巷道围岩荷载,同时震动波的传播在围岩内产生了裂纹并在煤层和顶底板间诱发摩擦滑动,从而降低了围岩体的承载能力;柔性支护能有效吸收放炮震动的能量,降低巷道变形量;炮采影响下的防冲柔性支护,“U”型钢可缩支架略优于锚网支护。     

我国煤矿巷道围岩控制技术发展70年及展望

总结新中国成立70年来,我国煤矿巷道围岩控制领域取得的主要研究成果,涉及巷道围岩地质力学特性,围岩变形、破坏特征与机制,围岩控制理论及技术。介绍煤系沉积岩地层强度、煤岩体结构特征及煤矿井下地应力分布规律,采煤引起的采动应力场分布特征及对采动巷道围岩稳定性的影响。指出煤矿巷道围岩变形具有分阶段性、流变性和冲击性,巷道围岩破坏有煤岩破坏、结构面破坏及围岩结构失稳破坏3种模式,软岩、强采动、大变形是我国煤矿巷道围岩控制的主要特点。论述5类巷道围岩控制方法与原理:控制围岩松动载荷、控制围岩变形、在围岩中形成承载结构、围岩改性及围岩卸压。阐述巷道围岩在掘进全过程的控制原理,重点介绍预应力锚杆支护理论及支护应力场的概念。将巷道围岩控制技术分为5类:表面支护、锚固、改性、卸压及联合控制技术,介绍金属支架、锚杆与锚索、注浆加固、水力压裂卸压及联合控制技术的发展历程和应用情况。最后,分析煤矿巷道围岩控制中存在的问题,并展望未来技术发展趋势。     

液压整体提升及下降技术在高空大跨度铝合金网壳施工中的应用

为保证跨度大、支撑少的高空铝合金网壳结构的顺利安装,先在地面构建一层措施钢平台以及与网壳相适应的高低不一的格构柱支撑系统,再通过液压整体提升技术将措施钢平台提升至预设高度进行铝合金网壳的安装以及卸载工作,然后通过液压整体下降技术将措施钢平台下降至地面进行拆除。该技术有效地解决了高空大跨度铝合金网壳施工难、风险高的问题,保证了对铝合金结构安装精度及施工应力的控制,同时也降低了措施钢平台高空装拆的风险。     

层状围岩管片衬砌配合陶粒与锚杆的联合支护技术研究

深部层状围岩中修建盾构隧道,管片衬砌易受偏压作用,对结构安全构成挑战。提出一种管片衬砌配合陶粒可压缩层与锚杆的联合支护技术,采用大比例尺相似模型试验针对联合支护技术的支护效果进行研究,进行了可压缩层配合不同长度和间距的锚杆支护效果对比研究,从管片衬砌内力、变形角度分析了联合支护效果,从可压缩层的压缩变形路径和移动特征角度分析了联合支护机理。研究结构表明:联合支护技术一定程度上改变了管片的内力分布形式,降低了围岩偏压作用,削减管片衬砌内力和形变量;锚杆的施作可以有效减小层状围岩变形,陶粒压缩层可以有效吸收围岩变形;联合支护中锚杆的长度和间距存在一个最优值,超过该最优值,锚杆的加固效果不再明显增加;联合支护的作用机理由两部分构成:陶粒压缩层的让压作用与锚杆加固作用。研究结果对层状围岩中修建盾构隧道的支护结构型式设计具有一定参考价值。     

浅埋盾构隧道开挖面失稳大比尺模型试验研究

盾构隧道施工过程中支护压力不足会引起开挖面失稳。针对浅埋盾构隧道,采用大比尺物理模型试验对盾构开挖面稳定进行研究。试验通过控制支护板移动速度来模拟开挖面失稳变形过程,并对支护压力和地表变形进行监测,发现了支护力和地表变形发展的3个阶段。与此同时,采用数码摄像技术对失稳土体实时观测,并利用颗粒图像技术对图像进行处理得到失稳土体的位移增量场。对比发现,位移增量场的变化规律与支护力和地表变形的3个阶段相对应。     

隧道围岩与支护结构变形协调控制机理及工程应用

为解决高应力下隧道岩爆以及软岩大变形控制难题,本文从隧道围岩荷载与支护平衡、变形协调控制及围岩能量守恒三方面进一步分析地下工程平衡稳定方法的特点;根据不同围岩级别总结地下工程平衡稳定方法中隧道支护结构抗力与围岩变形特征曲线,并提出隧道围岩支护的施工建议;通过分析围岩与支护结构有效荷载传递规律与功能转换特征,揭示围岩平衡与支护结构变形协调控制机理,并结合高应变吸能层材料设计一种表征为“吸能让压 支承抗压”的一体化新型隧道围岩支护工艺。通过工程应用表明,基于新型支护工艺在岩爆、软岩大变形隧道中围岩压力降低28.09%,保障了隧道安全高效施工。     

Field investigations of high stress soft surrounding rocks and deformation control

Field investigations of high stress soft rock deformations show that the high stress soft rock roadway can slide with large deformation. Severe extrusion and floor heave can also be subsequently observed. The supported roadway can be locally damaged or completely fail, where the floor has a large deformation and/or is seriously damaged. The factors inducing large deformation of surrounding rocks in deep roadway are rock strengths, structure face cutting types, stress states, stress release, support patterns,and construction methods. Based on the deformation characteristics of high stress soft rock roadway, a comprehensive support scheme is proposed. The overall support technology of "step-by-step and joint,hierarchical reinforcement" for roadway is presented, and the anchor cable and bolt parameters to check the design methods are also given. Finally, the proposed comprehensive support method "bolt t metal mesh t U-steel arch t shortcrete t grouting and cable" is used in the extension section of east main haulage roadway at 850 m level of Qujiang coal mine. The 173-day monitoring results show that the average convergence of sidewalls reaches 208 mm, and the average relative convergence of roof and floor reaches 448 mm, suggesting that this kind of support technology for controlling large deformation of high stress soft surrounding rock roadway is effective.     

让压中空涨壳注浆锚杆在大变形隧道的应用

在高地应力软岩大变形隧道施工中,采用了让压中空涨壳注浆锚杆技术,通过综合应用钢质涨壳锚固、让压锚具合理滑移、垫板承托受力、中空注浆等技术,改善了系统锚杆参与受力的同时参与让压形变,合理将主动支护与被动支护相结合,有效的抑制了围岩开挖后收敛及沉降变形过大,控制了变形侵限,确保了施工安全。     

聚丙烯纤维混凝土钢筋网壳复合衬砌模型试验研究

利用大型地下结构试验台,进行了围压作用下聚丙烯纤维混凝土钢筋网壳复合衬砌模型试验,研究了该支护结构的力学性能和承载能力以及支护系统的变形、破坏形态与发展规律,可为理论分析计算和工程应用提供依据。     

复杂地质条件下基于变形控制的深基坑支护设计与施工优化

结合泰州万达广场工程实例,对以变形控制为主的基坑所采用的桩-锚支护方案设计、过程优化及施工监测进行了阐述.详细介绍了优化的原理、内容及高压喷射扩大头预应力桩锚技术在粉土、粉砂等易产生流砂、管涌的深基坑施工中应用,并通过严格过程控制,较好控制了基坑的变形,取得了良好的社会效益和经济效益.     

动压条件下采区硐室底臌机理及支护技术研究

结合东-B组轨道上山上部变电所底臌治理工程对采区硐室底臌诱发机理进行分析研究,采取新型网壳与U形钢联合支护的方案,从而解决了动压条件下硐室底臌的问题,达到了使硐室底板变形在允许范围内的效果。