巷道底角锚杆控制底鼓机理及选型试验

煤矿开采进入深部以后,地质力学环境远比浅部复杂,各种非线性大变形力学现象越来越显著,巷道底鼓问题也更加突出。为探究控制巷道底鼓效果最好的锚杆类型,首先根据锚杆控制巷道底鼓力学分析模型,从有效切断底板塑性滑移线和有效分解力的作用两方面,对底角锚杆控制底鼓的作用机理进行力学分析;然后进行室内试验,加工6种不同材质及规格的底角锚杆,进行抗弯力学性能试验,通过对试验结果进行优化分析,最终确定控制巷道底鼓最适宜的底角锚杆类型,即I-3型底角锚杆;并将此类锚杆成功应用于大屯孔庄矿-785轨道大巷工程。监测结果表明,此类控制巷道底鼓锚杆在实际工程中取得明显的技术效果。     

巷道底角锚杆支护参数选取探讨

巷道锚网支护中,大多侧重于巷道顶部压力的估算和顶部锚杆支护参数的选取,巷道底角锚杆支护参数选取易被忽视。在分析巷道底角地应力的基础上,对巷道底角锚杆的支护参数选取进行了探讨。应用实践表明,根据巷道断面和顶板矿压情况,底角锚杆的长度应结合帮锚杆进行选取,在出现底角锚杆剪断挤出现象的矿区,应适当减小锚杆水平角度,适当加长锚杆。     

底角锚杆抗剪特性研究

现场工程试验表明在巷道底板基角部位以某种角度打入底角锚杆可有效控制巷道底板变形。针对不同类型锚杆进行剪切实验，结果表明，无缝锚杆的抗剪性能要高于管缝锚杆的抗剪性能；锚杆内填充不同材料后对抗剪性能影响较大；加筋后能大幅提高锚杆抗剪性能，注浆次之，空心锚杆最小；锚杆加钢筋后，不仅能提高杆体本身的强度，同时在受剪过程中出现的荷载双峰特性能使锚杆具备二次承载特性，并具备较大的变形范围。结果为研究底角锚杆的力学特性、防治底臌作用机理和参数优化设计提供了实验依据。     

底角锚杆在综放沿空巷道中的应用

通过现场实测,分析了施工底角锚杆对受高地应力和工作面采动应力共同作用下的综放面沿空巷道围岩变形的控制效果,并分析了底角锚杆对围岩变形的控制机理。研究结论对类似条件沿空巷道的围岩控制具有一定的借鉴作用。     

高强双底角锚杆控制底鼓技术在深软岩巷应用

深部巷道的底鼓问题,不仅增加了巷道卧底等巷道修护工作量,而且会影响通风、行人和运输安全,增加安全管理的难度。经过多年实践,利用底角锚杆控制巷道底鼓的技术已逐步推广,并取得了一定的支护效果。通常采用的Q335普通螺纹钢单底角锚杆,因其加固底角范围相对较小,支护强度和锚杆杆体屈服强度较低等原因,在深部软岩巷道治理底鼓的效果不理想。根据底角锚杆控制底鼓的作用机理和对底角锚杆受力分析,选择强度更高的Q500螺纹钢锚杆,并采用双底角锚杆的布置方式,在深部巷道的应用中取得了较好的底鼓治理效果。     

膨胀型软岩巷道底臌治理与监测分析

以彬长公司在建矿井胡家河煤矿井底水仓为工程依托,分析了煤矿巷道顶底板岩性、地质构造,得出巷道底臌的破坏类型。采用反底拱支护方式处理底臌,经对巷道的表面位移进行监测,评估巷道整体稳定性。实践表明,方案实施效果良好,有效控制了巷道底臌。     

锚杆支护控制煤巷底臌研究

在采用锚杆支护动态设计方法基础上，提出了利用锚杆支护控制煤巷底臌的一套科学有效的技术措施，试验结果表明：该项支护技术工艺简单，先进合理且安全可靠性高，是控制煤巷底臌的有效手段。     

姚桥矿深部软岩巷道底臌控制对策研究

大屯矿区姚桥煤矿进入深部开采后,出现各类非线性力学破坏现象,严重影响巷道的正常使用。其中7009溜子道围岩由于受到动、静荷载扰动,地应力场,以及在原不耦合支护作用下,巷道底板变形严重。从巷道围岩力学性质、矿物成分组成以及原支护形式的特征出发,分析了导致巷道底臌的主要因素并进行底臌机理的研究。结合有限差分法三维数值模拟优化支护设计参数,并使用锚索加固顶板,以减轻对底板的应力集中;采用45°和60°底角锚杆切断底部剪切滑移线。通过工程实践表明,巷道底臌得到了有效控制。     

锚杆注浆加固技术在回采巷道底臌治理中的应用

简要介绍了锚杆注浆加固技术在成庄矿回采巷道底臌治理中的应用。实践证明此项技术基本能够解决回采巷道底臌问题,较为有效地控制了回采巷道发生强烈底臌,降低了回采巷道底臌维修量,节约了维护费用,减轻了工人劳动强度,有效提高了工作面的回采速度。     

四种锚杆的现场试验和工程应用

根据砂浆锚杆，快硬水泥卷锚杆，管缝锚杆和长锚索在武钢金山店铁矿几种矿岩条件下所做的现场拉拔试验情况，提出了在该矿今后应用的合理锚杆类型。     

底角锚杆在深部软岩巷道底鼓控制中的应用研究

底鼓作为深部软岩巷道围岩变形与破坏的主要形式之一,一直困扰着贵州开磷集团马路坪矿。通过对700m中段运输大巷变形状况的实地调查,以及对底鼓因素的理论分析,同时运用数值模拟方法,研究底角锚杆在控制底板变形中的受力特征,从而提出底角锚杆控制底鼓的工作机理。通过对三种底锚形式(单排底锚、双排底锚以及垂直底锚)的数值模拟对比,得出如果在高地应力情况下,安设垂直底锚能够防治由于较高的应力集中而形成的剪切破碎带随着破坏的发展、剪切带贯通而形成的楔形破坏。同时加设双排底锚,利用材料自身的抗剪强度,切断底板基角部位的塑性滑移线,使应力向岩体深部传递,最终有效地控制巷道底鼓。     

Study on mechanical principle of reinforcing sidewalls and corners of roadway to control floor heave by anchors

The movement principle of sidewalls and floor of extraction opening is analyzed, it is found that floor heave not only has something to do with the floor strata, but sidewalls. The effect of sidewall anchor and corner anchor is studied, the mechanical principle of reinforcing sidewalls and corners is put forward and applied in engineering practice.     

特大断面硐室底鼓控制技术研究

为解决王庄煤矿大断面支架换装硐室底鼓量大的问题,采用理论计算和数值模拟方法对特大断面硐室底板变形破坏特征进行了分析,提出了反底拱和底板锚索群加固2种底鼓控制技术,并用FLAC3D数值模拟软件建立了2种底鼓控制方案的数值计算模型,并对其支护效果进行了对比.结果表明:硐室底板破坏深度达到2.2m,塑性区半径达12m,底鼓控制难度大,特大断面硐室底板锚索群控制底鼓效果明显优于反底拱.现场应用表明实施底板锚索群注浆加固措施后,巷道最大底鼓量为80 nmm,能较好地控制底鼓.     

锚杆间距对大型硐室围岩支护效果的数值模拟研究

某矿山计划将部分地面生产流程转移至地下硐室中进行,通过工程类比法确定矿体围岩为Ⅲ~Ⅳ类岩体,围岩稳定性较差,严重威胁地下硐室群的稳定性。锚杆支护作为地下工程中最重要的支护手段之一,被应用于各种围岩与不利地质环境中,文章结合某矿山可行性研究,利用FLAC3D软件,以围岩变形、塑性区范围和锚杆所受最大应力为参考指标,模拟不同间距的锚杆支护系统对硐室群围岩稳定性的影响,通过综合分析确定了最佳的锚杆间距范围,对矿山后续设计及施工具非常重要的实用意义。     

综放采场围岩压力分布规律相似材料模拟实验研究

以某矿1221(3)综放工作面为条件,根据相似理论,对综放采场上覆岩层变形规律、支承压力沿走向和倾向分布规律、支承压力在底板岩层中的传播规律及采场围岩巷道支架变形规律进行相似材料模拟实验,并与井下实测数据进行了对比。结果表明,相似材料模拟结果比较可靠,为综放采场围岩控制提供一定的理论依据。     

矿井喷射混凝土抗压强度的现场试验研究

为真实还原混凝土的喷射工艺和养护环境,通过在井下现场将施工用的喷射混凝土制成标准试块,开展不同龄期条件下的单轴压缩试验,测定煤矿真实环境下的喷射混凝土强度参数。试验结果表明,喷射混凝土24 h早期抗压强度随时间呈指数式增长规律,前期增长缓慢、后期增长迅速,24 h强度终值为3.68 MPa,占设计强度的18.4%;现场试验测得的喷射混凝土28 d抗压强度数据离散性小,强度最大值为28.2 MPa,最小值为25.2 MPa,平均为26.6 MPa,是设计强度的106.4%;现场测试得到的喷射混凝土抗压强度与实验室测试结果存在0.8%~3.3%的差异,前者更接近真实值。试验方法为获取喷射混凝土真实强度提供了一条理想的途径。     

基于大型放水试验的矿区流场演化规律模拟研究

 基于地下水井流理论,通过大型干扰井群放水试验,查明了矿区深部煤层底板太灰含水层的富水性、补径排条件及其和下伏奥灰含水层的水力联系,在此基础上运用FEFLOW软件对本次大型干扰放水试验进行了数值模拟计算,与解析解互相对比、验证,克服了构造复杂矿区解析法适用的局限性。综合结果表明太灰含水层径流条件较好,岩溶相对发育,且富水性不均一,与下伏奥灰水水力联系极其微弱,区内孟口断层阻水有差异性,自北向南部隔水性变差。研究结果可对矿区防治水规划、设计及配套工程提供依据。     

深部巷道岩爆防控措施效果对比研究

深部开采面临“三高一扰动”问题，易发生岩爆等地质灾害。分析了深部巷道破坏特征，提出了锚网喷支护、钻孔卸压、注水等岩爆防治措施，并基于FLAC3D构建了11个数值模型，对比顶板位移变化及切向应力，选择二郎山判别准则判别各方案的岩爆情况。结果表明:1)超前钻孔比周边钻孔更有助于改善顶板位移，超前钻孔和周边钻孔均为最优卸压方式；2)三种支护方式未能改变巷道顶板与边帮的岩爆倾向性结果，但是切向应力值有所下降；3)超前钻孔和周边钻孔组合施工的方案优于两种卸压方式单独施工的方案；4)考虑围岩软化及锚网喷支护条件下超前钻孔和周边钻孔均施工，使巷道顶部岩爆剧烈程度从中等岩爆降低至弱岩爆，拱脚处岩爆剧烈程度从中等岩爆降低至弱岩爆，侧帮岩爆剧烈程度从弱岩爆降低至无岩爆。将方案11应用于大红山铜矿40水平采准干线，岩爆防治效果良好。