基于锚固力学效应巷道围岩稳定性分析

为了分析巷道在锚杆支护时锚杆和围岩耦合作用下形成的锚固承载层对巷道围岩稳定性的影响,根据围岩应力分布曲线特点,将巷道围岩划分为塑性区和弹性区进行研究。结合MohrCoulomb准则,分析锚杆在施加预紧力时引起容重的变化,可求解得到锚固承载层范围内切向应力的解析表达式,由静力平衡方程推导计算出锚固承载层外边界所能提供的等效支护力以及在等效支护力作用下巷道围岩塑性区的应力、半径和巷道位移计算解析表达式。通过上述所求的计算解析表达式结合全长锚固锚杆的预紧力、长度、间排距来分析3者对巷道围岩的力学效应影响。研究结果表明:等效支护力对巷道围岩的稳定性有一定的影响,在等效支护力的作用下,对巷道围岩应力分析可知,围岩应力峰值发生变化,且位置向巷道壁转移;全长锚固锚杆预紧力越大,锚杆长度越长,间排距越密,锚固承载层范围内的等效支护力越大,对巷道围岩的稳定性越有利;锚固承载层厚度与等效支护力的大小成正比,随着等效支护力的增大,巷道围岩的塑性区范围和巷道表面位移都会明显下降,等效支护力对围岩的稳定性有着很好的抑制作用。通过FLAC3D数值模拟对理论分析结果加以验证,根据模拟锚固承载层作用下的塑性区半径和巷...     

考虑渗流作用的锚杆支护巷道围岩稳定性分析

为研究渗流作用下锚杆支护巷道的稳定性,应用等效分析方法,将锚杆的支护效果考虑成作用于锚固体两侧的1组夹紧力和强化围岩参数作用,并将渗流场转化为1组均匀分布在围岩中的一维径向体积力,同时考虑锚杆支护作用与渗流作用对围岩的影响,应用弹塑性理论,推导出了巷道围岩应力分布,得出了渗流作用下锚固体与围岩协调变形的塑性区半径方程,最后提出了围岩稳定性评价方法。结果表明:通过算例,对比分析了不考虑渗流作用和考虑渗流作用下,锚杆支护参数对围岩稳定性的影响;在相同的条件下,考虑渗流作用时需要锚杆提供更大的支护力。     

软岩巷道锚杆支护特性分析

为了保证软岩巷道围岩稳定以及确定合理的锚杆支护参数,将局部锚固锚杆的支护作用等效为作用于硐壁表面的支护力与作用于锚固段区域围岩的体积力。基于强度强化理论,建立巷道力学计算模型,将理论计算结果与FLAC~(3D)的结果进行对比,并且研究了各个锚杆参数对巷道硐壁位移以及塑性区范围的影响。结果表明:在算例下,理论计算得到的硐室硐壁位移与塑性区范围分别为28.4 mm和6.995 m,FLAC~(3D)数值模拟得到的巷道巷道位移与塑性区范围分别为30.1 mm和7.097 m,而且在不同支护强度下理论计算值与FLAC~(3D)的结果相差均小于10%,从而验证了该理论的正确性;与其他锚杆参数相比,锚杆间排距与预紧力对围岩变形影响较大,在工程中应该合理调整锚杆间排距与采用预紧力锚杆。     

东曲矿回采巷道支护技术研究

为确定东曲煤矿回采工作面巷道合理支护参数,采用理论分析、数值模拟及现场观测的研究方法对回采巷道围岩变形原因及巷道支护参数进行研究。研究表明:巷道变形严重原因为锚杆支护长度小于围岩塑性区破坏深度;理论分析、数值模拟及现场监测表明巷道合理支护参数为:锚杆采用Ф22×2400mm,间排距为800×800mm,锚索采用Φ17.8×6000mm,间排距为1400mm×1600mm。     

锚注支护机理及支护效果的数值模拟分析

采用有限单元法,分别对锚杆支护和锚注支护两种方式进行了数值模拟,对两种条件下围岩位移、应力以及巷道周围的塑性区的变化情况进行了分析,结果表明锚注支护可以显著地提高围岩强度及支护体系的承载能力.减小巷道的位移变形以及塑性区的大小,有利于维护巷道的稳定性.     

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。     

破碎围岩锚注扩散加固机制研究与应用

随着煤炭开采深度的增加,高地应力、复杂地质构造和巷道围岩松散破碎现象逐渐增加,锚注作为该类巷道治理中常采用的支护手段,在该类巷道治理中取得良好的控制效果,而锚注浆液的扩散及加固规律作为锚注研究的重要依据,相关研究目前还比较缺乏。本文以巨野矿区千米深井赵楼煤矿为工程背景,通过现场注浆前后普通锚杆拉拔力试验,定义锚注有效加固区,得到锚注有效加固区的陀螺形分布规律。在此基础上,开展不同注浆锚杆布设条件下的数值模拟试验,分析注浆锚杆长度和间排距对锚注加固效果的影响规律,提出基于现场锚注扩散试验和数值模拟研究的锚注支护设计方法,并在赵楼煤矿5302轨道巷破碎围岩锚注支护设计中进行应用,有效控制了围岩变形。     

复杂矽卡岩巷道锚杆支护参数优化研究

锚网喷支护是最常用和经济的矿山巷道支护方式,主要以锚杆为主体控制围岩变形与破坏,其锚杆长 度、间排距与预应力的选取是体现支护效果的关键因素。 针对某铁矿复杂破碎矽卡岩巷道,现有锚网喷支护效果不 理想,展开支护参数优化研究。 首先采用探地雷达进行巷道松动圈测试,根据围岩松动圈范围及岩体结构特征对矽 卡岩进行分类,共分为 3 类分别进行锚网喷支护参数优化;然后在前期点荷载试验及现场地压监测结果的基础上采用 黄金分割法对岩体力学参数进行反演,获得围岩强度及变形参数;最后根据松动圈支护理论确定最佳锚杆长度、合理 预紧力,利用 FLAC3D 建立巷道支护三维数值模型,结合巷道变形及塑性区面积,对锚杆间排距进行优化,分别确定 3 类矽卡岩巷道合理的锚杆支护参数。 经实践验证,优化后支护效果较稳定可靠。 研究结果可为复杂矽卡岩巷道锚杆 支护设计提供参考。     

叠加支承压力影响沿空巷道围岩稳定性特征及支护对策

针对急倾斜煤层叠加支承压力作用下沿空巷道围岩变形失稳问题,采用室内试验、数值模拟、理论分析和现场实验相结合的方法,对比研究了回采前后沿空巷道围岩位移、应力分布和塑性区范围等稳定性特征,开展了锚网索联合支护参数敏感性分析。结果表明：固定支承压力下,沿空巷道围岩应力非均匀分布,围岩变形以顶板下沉和两帮非对称变形为主;叠加支承压力作用下,沿空巷道围岩变形加剧,靠近采空区侧煤体弱化程度加深,煤帮及顶、底板岩层深部岩体向塑性状态转变;锚网索主要参数敏感性从强到弱依次为锚杆间排距、锚杆长度和锚杆预紧力。据此提出了非对称锚网索支护方案,有效控制了支承压力叠加影响沿空巷道围岩变形。     

大断面巷道穿断层破碎带区域支护参数优化数值模拟

目的：合理的支护参数是确保巷道围岩稳定和控制支护成本的关键。本研究以巨龙铜矿大断面排水巷道为研究对象进行支护参数优化。方法：设计了三种支护参数,利用有限元软件进行了数值模拟研究。通过分析不同支护参数下位移、应力及塑性区结果进行支护参数优化。结果：结果表明,锚杆支护能够有效改善围岩应力分布,避免出现应力集中。随着锚杆间距和排距的增大,巷道围岩最大位移增大,当锚杆间距和排距为1 000 mm时,巷道围岩位移最大。围岩塑性变形主要发生于巷道肩部和两帮位置。当锚杆间距和排距为1 000 mm时,塑性区深度大于锚杆长度。综合数值模拟结果和支护成本,巨龙铜矿大断面排水巷道最优锚杆支护参数为800 mm×800 mm(间距×排距)。意义：研究结果为穿断层破碎带巷道支护设计提供了理论参考。     

深部破碎软岩巷道锚网支护参数优化分析

以某矿深部破碎软岩巷道为研究对象,依据巷道实际地质采矿条件和失稳破坏原因,确定锚杆长度和间排距为影响锚网支护效果的敏感因素,采用正交对比数值模拟试验方法,分析不同锚杆长度和间排距在围岩内形成的压应力分布特征,优化深部软岩巷道锚网支护参数。现场试验表明:优化后锚网支护围岩控制效果明显。     

高应力构造带巷道卸压锚注支护数值模拟及应用研究

高应力强风化基岩断层破碎带巷道围岩控制一直是巷道支护技术研究的难点之一。通过对国内外支护现状的分析,并针对高应力构造带巷道变形破坏的特点,提出了以"缓冲让压、刚柔并济、稳定支护"为准则的卸压锚注二次支护技术,来解决高应力构造带巷道支护难题。应用FLAC数值模拟计算分析及现场试验表明:卸压锚注二次支护技术可明显改善锚杆、裂隙面及围岩的力学性能,减小围岩塑性区及巷道收敛位移,提高围岩的稳定性,为类似条件下巷道支护优化设计提供参考。     

基于高强锚注支护技术的巷道稳定性研究

为了对巷道进行有效支护,研究了高强锚注支护对巷道稳定性的研究,分析了高强锚注支护系统,主要是对新型中空注浆锚索、中空注浆锚杆、水泥注浆添加剂以及施工设备的分析。采用FLAC^3D数值模拟软件,分析了不同锚注条件下塑性区、应力分布,并进行了现场试验。研究得出,高强锚注支护能够有效控制巷道围岩。     

地下掘进巷道富水破碎围岩锚杆支护参数优化

针对矿山掘进巷道富水破碎区支护方案不合理,出现冒顶、片帮等问题,以1 660 m水平YM-Ⅱ巷道迎头大理岩破碎区为工程背景,进行巷道支护参数优化研究。为了合理有效地支护巷道和降低支护成本,结合现场实际建立巷道模型,采用正交试验设计的支护方案,利用FLAC^3D数值模拟软件模拟计算,通过模拟结果对比分析巷道围岩的稳定性。结果表明：锚杆长度主要影响巷道围岩变形量,锚杆间排距主要影响是巷道围岩破坏情况;最优支护方案为锚杆直径40 mm、长度1.8 m、间排距0.9 m×0.9 m,可减少巷道围岩位移量70.77%、塑性区体积63.91%、垂直应力12.96%,有效控制巷道围岩稳定性,为矿山安全生产提供保证。研究结果可为富水破碎区围岩巷道支护设计和地压治理提供参考。     

巷道锚注支护机理分析及应用

锚注支护是将锚杆支护和注浆技术有机的结合在一起,共同作用的支护技术,尤其对松软破碎岩体的支护极为有效,使锚杆和注浆的适用范围得到扩展,提高了对软岩的支护效果。锚注支护既加固了围岩,又为锚杆提供了可靠的着力基础,使围岩强度和承载能力得到显著提高,巷道变形量明显降低,在分析锚注支护机理的基础上,分析了锚注支护特点及适用范围,得出巷道锚注支护可改善锚杆、裂隙面及围岩的力学性能,减小围岩塑性区及巷道位移,提高围岩的稳定性的结论。     

锦丰金矿深部巷道中空注浆锚杆支护参数优化研究

为提高锦丰金矿00^#水平巷道支护效率，提出采用中空注浆锚杆进行支护，运用FLAC3D数值模拟方法，以锚杆直径、长度及间排距作为研究参数，从降低巷道表面位移量、塑性区体积、围岩应力及节约经济成本等方面考虑最优支护参数。研究结果表明：原支护参数下，管缝式锚杆支护效果比中空注浆锚杆差，巷道塑性破坏区域范围广，塑性区体积为8668.8 m³;中空注浆锚杆最优参数锚杆直径为32 mm,长度为1.8 m,间排距为900 mm,优化后，巷道两帮移近量为174 mm,较原支护降低51.1%;顶底板移近量为144 mm,较原支护降低23.9%;巷道垂直应力较原支护降低13.2%,整体应力水平呈降低趋势；塑性区体积为3553.5 m³,较原支护缩小59%,塑性破坏范围明显减小。现场监测结果显示新支护方案支护效果良好，可在更短时间内使巷道围岩体达到稳定状态。     

深部巷道锚网索支护参数关键因素分析

为了获得深部巷道锚网索支护的关键参数,运用数值模拟计算和正交试验方法,研究了深部巷道锚网索支护参数对巷道两帮及顶底板移近量的影响程度,并采用极差分析法对试验结果进行分析,得出了影响锚网索支护的关键因素。结果表明,锚杆间排距对巷道两帮及顶底板移近量的影响程度最大,依次为锚杆直径、锚杆长度及施加的预紧力。工程实践证明,合理的支护参数使巷道围岩变形明显减小,围岩稳定性得到明显提高。     

深井高应力巷道围岩锚注加固支护技术

主动支护方式是控制深部巷道围岩的主要支护方式,但是对于深井高应力巷道,普通锚杆支护控制巷道围岩的效果不佳。为提出围岩加固效果良好的复合支护技术,以新巨龙煤矿2305N下平巷为工程背景,研究了深井高应力巷道围岩锚注加固支护技术;通过理论分析、数值模拟和现场观测的方式研究锚杆的最佳参数和浆液的最佳配比。结果表明:锚杆的最佳长度为2 500 mm,锚杆最佳间排距为1 000 mm×1 000 mm;浆液最佳水灰比为0.5,注浆加固层最佳厚度为1 800 mm。通过现场观测得出巷道最大顶底板变形量和最大两帮变形量均在允许的范围内,该锚注加固支护方案合理。     

赵庄二号井回采巷道锚网索支护参数优化研究

针对煤矿井下巷道锚网索支护参数选取随意性和盲目性导致巷道支护强度过低或过强问题。以赵庄二号井矿2305工作面回风巷道为工程背景,通过理论计算初步确定回风巷道锚网索支护参数,在此基础上设计锚杆的长度、间排距和锚索密度3种巷道支护参数优化方案,采用FLAC^3D数值模拟软件对锚杆不同长度、间排距和不同密度锚索下巷道围岩应力和巷道表面变形监测进行分析对比,确定最合理的方案。研究结果表明:随着锚杆长度由1.5 m增大至2.5 m过程中,巷道变形量逐渐减小,长度在大于2.5 m之后巷道变形量较小且无明显变化;随着锚杆间排距逐渐增大,锚杆之间产生有效应力区重叠部分逐渐减小直至分离,巷道变形量也逐渐增大;随着锚索密度增大,锚索在巷道顶板有效压应力影响范围越大,巷道变形量逐渐减小。在满足工程支护强度下,考虑经济成本、施工速度等因素最终确定锚杆长度2.5 m、间排距1 000 mm×1 000 mm,锚索每排2根最合适。     

高水平应力下巷道围岩破坏机理及其控制技术

针对平煤十矿-320 m新东大巷围岩软弱,水平应力高,支护难度大的问题,采用现场调研、理论分析、数值模拟以及现场试验等方法相结合,分析了高水平应力下塑性区演化规律,建立了巷道围岩受力模型.结果表明:岩石强度较低,主要以剪切破坏为主;水平应力作用突出,导致塑性区扩展范围大于锚固范围是造成围岩变形破坏的主要原因.因此,结合巷道变形特点,提出"强化最大破坏深度围岩强度,巷道关键区域强力控制"原则的巷道稳定性对策,采用高强预应力"锚杆+锚索"联合锚注支护控制技术,数值模拟结果表明,所提支护控制技术可以有效控制围岩变形.