单轨吊对孤岛工作面回风巷顶板稳定性影响研究

山西天地王坡煤矿3210孤岛工作面回风巷道顶板压力大、变形严重,严重影响工作面的辅助运输,给安全生产带来隐患。为了解决回风巷道的运输问题,通过分析在单轨吊作用下3210回风巷道顶板的稳定性以及巷道顶板的数值模拟试验,对比分析了巷道在受到悬吊锚杆和悬吊锚索作用下的巷道顶板的塑性区影响范围、巷道围岩的垂直应力和水平应力分布以及巷道顶板的变形量,探讨了3210回风巷顶板的稳定性,研究了悬吊锚杆和悬吊锚索作用下的回风巷顶板的变化规律,提出了孤岛工作面回风巷采用悬吊锚杆和悬吊锚索相结合的支护方式。最终有效控制了回风巷的变形,解决了工作面的运输问题。     

单轨吊锚索、锚杆联合悬吊技术应用

为了解决巷道顶板不稳定的条件下单轨吊悬吊问题,针对具体的顶板情况,探讨了悬吊结构中锚索、锚杆受力状况,分析了锚索、锚杆联合悬吊技术的可行性。在阳煤集团开元矿9~#煤七采区工作面巷道顶板进行工程实践,结果表明,悬吊结构对巷道变形和稳定影响极小,该技术可进一步推广使用。     

徐庄煤矿深部采区煤巷单轨吊悬吊关键技术分析

在深部高应力巷道安装单轨吊运输系统将面临更多的技术难题。通过分析煤巷锚杆悬吊单轨吊的可靠性、锚索抗拉强度、悬吊锚杆(索)、树脂药卷与煤层界面粘结锚固力、锚杆悬吊单轨吊受力状况,研究开发了锚杆(索)悬吊单轨吊技术及方法,减轻工人劳动强度,提高运输效率。     

孤岛煤柱内巷道合理布置与围岩控制技术研究

为提升煤炭运输效率、形成高效运煤系统,新疆布拉克矿53采区集中运输巷需布置在孤岛煤柱内。为寻求巷道的合理位置,分析了孤岛煤柱上覆围岩结构与应力分布规律;运用数值软件FLAC~(3D)对不同掘巷方案下煤柱及巷道围岩应力、应变、位移和孤岛煤柱稳定性进行了对比分析,最终结合现场条件确定巷道留设在距5401采空区4m位置处。对集中巷围岩采用高预应力高强锚杆(索)进行组合加固,结合现场拉拔试验,研究确定了集中巷窄煤柱一侧锚杆的合理长度,保证了锚杆的锚固有效性。现场应用监测结果表明:巷道围岩变形速度初期较大,后期平缓,变形量在可控范围之内,运输巷变形得到了有效控制。     

锚杆支护巷道单轨吊悬吊技术及应用

在大量试验和理论分析的基础上，对锚杆支护巷道单轨吊悬吊技术进行了研究，并通过井下工业性试验验证了采用锚杆或锚索悬吊单轨吊的可行。     

高应力软岩巷道破碎顶板单轨吊悬吊技术研究

单轨吊作为煤矿井下辅助运输的一种形式,主要是依靠机车悬吊运输材料在悬吊于巷道顶板的单根特制轨道上运行。以往在型钢支架支护的巷道中,轨道是通过挂链和工字钢小梁悬吊在型钢支架上进行承重的,而在高应力软岩巷道破碎顶板条件下锚杆支护巷道中,轨道则是通过挂链和构件悬吊于锚杆(索)上的,这就对悬吊技术提出了更高的技术要求,文章针对高应力软岩巷道破碎顶板条件,通过理论分析、数值模拟提出了合理可靠的悬吊方案和悬吊参数。     

庞庞塔煤矿大倾角煤层巷道联合支护技术研究与应用

大倾角煤层巷道存在顶帮应力环境复杂、巷道非对称变形、底鼓严重等现象。以庞庞塔煤矿5-1081巷为工程背景,提出了主被动联合控制原则,具体包括:高强及时主动支护原则、主被动联合提高强度原则、局部加强协同支护原则,设计了机械式高强恒阻支柱,开发了大倾角煤层巷道主被动联合支护技术。该技术以“高强锚杆（索）+高强恒阻支柱”为核心,通过高强锚杆（索）形成强主动承载结构,联合高强恒阻支柱协调巷道变形,从而实现巷道围岩的稳定控制。技术应用后,监测了巷道变形、锚杆受力、支柱变形等情况,结果证明了庞庞塔煤矿大倾角煤层巷道主被动联合支护技术的优越性和可靠性,为类似条件巷道支护提供了参考,也丰富了巷道围岩控制理论。     

西铭矿48705工作面单轨吊巷支护技术优化研究

针对西铭矿48705工作面单轨吊巷围岩控制问题,采用理论分析与数值计算方法对迎采巷道支护参数进行研究,阐述了西铭矿48705工作面单轨吊巷现有支护方式及存在的问题;通过数值分析,分析了不同巷道掘进方式围岩应力、围岩破坏情况,从不同角度方面对比分析了采用不同巷道掘进时的优缺点;最后针对西铭矿48705工作面单轨吊巷2种方案下的具体支护参数进行了设计。     

复杂围岩环境下巷道变形破坏特征及支护技术

针对大佛寺煤矿胶带运输巷支护难题,采用工程地质调查、理论分析等手段,分析了复杂围岩环境下巷道的变形破坏特征,得出围岩特性、底板围岩遇水膨胀、采动影响、支护结构的不耦合是导致巷道大变形的主导因素。提出了"高强高预应力锚杆(索)+底角锚杆"支护技术控制巷道围岩稳定性。工程应用结果表明,该支护形式,可以有效控制巷道围岩的剧烈变形,大幅度提高巷道的安全性。     

砂岩顶板薄煤层沿空留巷支护技术

针对砂岩顶板条件下采煤工作面沿空留巷围岩变形大、支护难等问题,通过数值模拟软件模拟了沿空留巷围岩变形及应力分布特点,并对沿空留巷围岩变形控制进行了分析。提出了采用"锚杆+锚索"的巷内基本支护和单体液压支柱作加强支护限制顶底板移近,对充填体补打支护锚杆限制充填体向巷道方向的横向运动的支护方法,并进行了现场试验。试验结果表明,采用该技术后,巷道围岩变形得到了有效控制,为工作面的正常生产创造了条件。     

恒定载荷作用下巷道围岩承载特性数值模拟研究

不同锚杆支护参数条件下,围岩形成的锚固承载体的承载性能不同。采用数值模拟软件,研究了围岩在支护后,锚杆支护参数与锚固复合承载体的关系。研究得出:随着支护密度的增大,围岩承载体强度逐渐增大、围岩两帮塑性区范围逐渐变小、垂直应力峰值逐渐由深部向浅部转移、围岩变形量小;随着锚杆长度的增加,应力峰值越靠近两帮、应力值也越大。但是锚杆长度达到一定值时,承载体强度的增长幅值逐渐减小;随着锚杆直径的增大,巷道的围岩变形量逐渐减小。研究为巷道围岩的控制提供了借鉴。     

沿空巷道锚杆支护结构数值模拟研究

对高水平应力场条件下沿空巷道锚杆支护进行了数值模拟分析,主要研究了不同锚杆长度条件下的锚杆支护对巷道顶底板的稳定性的影响,分析了沿空巷道围岩变形及围岩应力的变化规律,提出了高水平应力条件下锚杆支护对巷道围岩稳定性的一些有意义的结论。     

基于FLAC3D数值模拟的巷道围岩稳定性及支护参数设计研究

为了巷道支护设计的合理性,确保矿井的安全生产,采用理论分析和FLAC^3D数值模拟对巷道围岩稳定性进行分析,利用悬吊理论、压力拱理论对巷道的预紧力、间排距等支护参数进行了校核,得出锚索的支护强度满足支护要求;然后利用模拟分析,对不同的锚杆长度和排距进行分析,研究从围岩应力、巷道断面收缩率以及塑性区分布进行分析对比,研究得出,锚杆的最优长度为2.0 m,锚杆最优的排距为0.8 m,研究为类似地质条件下巷道的支护设计提供一定借鉴意义。     

高应力深部巷道围岩变形特征与控制技术研究

分析了高应力深部巷道围岩变形特征与控制技术,采用FLAC^3D数值模拟软件,分析了巷道垂直位移变化规律以及围岩塑性区扩展规律;依据高应力深部巷道围岩变形特征,设计了以锚注为主要支护方式的耦合支护体系,并对改良后的支护方式进行了验证。研究得出,采用锚注和高强度预应力锚杆耦合支护方案,巷道围岩变形得到了有效控制。     

回采巷道支护参数优化及数值分析

基于围岩力学性质进行回采巷道支护参数优化,可以在保证围岩稳定的基础上节约支护成本。为解决回采巷道支护设计因采用工程类比法而导致支护材料浪费等问题,以某矿8302皮带顺槽为研究背景,基于其坚硬顶板特性,选用悬吊理论进行支护优化设计,以锚杆及锚索间排距为优化因素,设计了3种优化方案及支护参数。利用FLAC~(3D)数值模拟软件对各支护方案的应力场、位移场及塑性区分布进行模拟研究,分析得出优化方案2对控制围岩稳定最有利。现场监测表明,优化方案2可有效控制巷道围岩体失稳破坏,该研究可为同类巷道的支护优化提供借鉴。     

软岩回采巷道锚杆支护技术数值模拟研究

采用数值模拟软件FLAC2D,对软岩巷道锚杆支护后围岩变形和破坏规律进行了数值模拟,并分析了支护后围岩的应力、位移及塑性区的变化情况。将数值模拟结果与现场实测结果进行了系统分析,结果表明,对于软岩回采巷道采用锚杆支护,能够有效控制围岩深部的大变形,保持巷道的稳定。     

倾斜厚煤层沿空梯形巷道煤柱合理宽度研究

为了探究倾斜煤层沿空巷道合理煤柱宽度留设,采用理论分析、数值模拟和工业性试验相结合的方式开展研究。结果表明:通过建立沿空巷道基本顶力学模型,推导出倾斜煤层内应力场影响范围为12.2~12.8 m;数值模拟不同煤柱宽度下巷道围岩偏应力分布特征,最终确定合理窄煤柱宽度为10 m;继而提出顶板预应力锚杆+高强度单体锚索+桁架锚索支护耦合作用下的非对称围岩控制技术,现场矿压观测结果表明巷道围岩稳定性良好。     

锚杆支护影响因素分析

通过数值模拟方法,研究了煤巷锚杆支护效果,分析了地应力、围岩强度、围岩结构、巷道断面对锚杆支护效果的影响,对锚杆支护设计提供借鉴。     

综放沿空巷道顶部锚杆剪切变形分析

针对煤矿大量采用的小煤柱锚网支护,尤其是综放沿空巷道锚网支护,在巷道围岩大变形过程中,锚杆可能会承受较大的剪切变形情况,从理论上分析了综放沿空巷道顶部全长锚固锚杆承受剪切变形的机理,并用数值模拟的方法计算出了其锚杆上的剪切力分布、最大剪切力和最大剪切应力.计算分析表明：在围岩大变形情况下,综放沿空巷道顶部锚杆上的最大剪切应力有可能接近或超过其材料的许用剪切应力,此时锚杆的剪切作用效应将不可忽视.     

基于应力梯度理论的锚杆合理预紧力

巷道围岩的稳定性不仅与岩体强度有关,还与围岩应力场梯度密切相关。为研究锚杆在巷道围岩支护中合理支护强度的确定方法,在特定的地质条件中提出合理的预紧力,以连续损伤力学模型为基础并引入材料力学领域中的应力梯度理论,推导出了考虑围岩塑性区与弹性区交界面处的平衡方程和边界条件,建立了基于Mohr-Coulomb准则、Drucker-Prager准则以及Hoek-Brown准则下的围岩应力梯度求解模型;以Mohr-Coulomb准则为例,借助FLAC3D对比出模拟结果与理论计算值吻合度为93%且变化趋势一致,验证了提出的应力梯度求解方式适用性,发现随着锚杆预紧力的增加,巷道围岩的塑性区应力梯度相应增加,弹性区应力梯度不断减小,岩体劣化程度减弱。提出应力补偿系数,模拟计算出不同锚杆预紧力下巷道围岩应力梯度分布规律和支护效果,发现预紧力的变化与巷道围岩的锚固效果呈正相关趋势,塑性区范围随预紧力的增加不断减小,围岩稳定性随应力梯度的增加不断提高,并据此得出了锚杆预紧力与围岩应力梯度的对应补偿关系并提出最优补偿比。在现场实践中对巷道变形控制效果提高40%以上,并且应力梯度补偿系数高于0.65,高于该矿围岩变形安全控制要求,为确定锚杆合理支护强度提供了一种研究思路。