组合锚注支护在深部大断面巷道围岩控制的应用

深部大断面巷道围岩严重变形影响煤矿回采效率,主要原因为埋深变大,围岩应力过大,导致支护传统支护措施无法满足要求。针对以上问题,拟采用组合锚注技术进行支护,阐述了两种中空注浆锚杆施工工艺,采用数值模拟方法分析了传统端部锚固和中空注浆锚杆锚固措施下巷道围岩应力、应变情况,对现场组合支护措施实施后情况进行了效果考察,得到以下结论：(1)组合锚注技术中端锚式中空注浆锚杆锚固大于涨壳式中空注浆锚杆锚固极限拉拔应力,前者是后者极限拉拔应力的1.5倍;(2)数值运算分析,深部采用传统端部锚杆锚固技术顶板最大位移量为140 mm,顶板破损严重;中空注浆锚杆锚固顶板最大位移量60 mm;中空注浆锚杆锚固技术支护效果更佳;(3)通过对比传统支护措施和组合锚注支护措施分析,传统锚固支护区域深部最大位移量420 mm,中空注浆锚固区域深部最大位移量120 mm,中空注浆锚固支护效果明显。研究结果表明,组合锚注支护技术有效控制了大断面巷道围岩变形严重问题。     

大断面软弱破碎围岩煤巷演化规律与控制技术

随着矿井开采深度与巷道断面尺寸的增加,煤巷围岩松软、破碎程度越来越严重,煤巷顶板冒落的危险性增大,大断面煤巷支护与维护难度随之增加。基于煤巷围岩松动圈测试与分析,揭示了大断面软弱破碎围岩煤巷变形破坏特征;采用FLAC3D模拟研究了不同巷道布置方式、顶煤厚度、巷道高宽比及侧压系数等条件下大断面软弱破碎围岩煤巷开挖后围岩变形特征、塑性区演化规律及应力分布特征,为煤巷优化布置、合理支护方案与参数的选取提供了理论依据;针对大断面软弱破碎围岩煤巷变形破坏特征与支护难点,提出了全断面锚网索喷初次支护、高预应力锚索与锚注二次加固组成的"三锚"联合支护技术方案,采用数值模拟分析与相似材料模型试验,验证了该方案的合理性与围岩控制效果,并进行了井下工业性试验。监测结果表明,采用"三锚"联合支护技术,有效地控制了大断面软弱破碎围岩煤巷的大变形与底臌,维持了煤巷围岩与支护结构的稳定及安全。     

急倾斜松软煤层巷道不等强耦合动态支护

为解决急倾斜煤层巷道施工顶煤极易垮冒进而导致顶板失稳变形的问题,系统地研究了急倾斜煤层巷道围岩稳定性控制等问题,提出了随煤层厚度变化动态调整巷道断面尺寸、异形断面不等强锚网索喷耦合支护、关键部位补强加固组成的不等强耦合动态支护技术方案,并通过数值模拟和井下工程实践对支护效果进行了验证。研究表明:通过随急倾斜煤层厚度变化及时以巷帮煤岩切点调整巷道断面尺寸可避免顶煤和底板出现卸压三角区,全断面锚网喷支护配合顶板高预应力锚索、高帮锚梁参配钢筋梯、顶煤大托板护壁共同形成悬吊组合拱结构实现控顶卸压,巷顶揭露的煤壁垂直于顶板设计能够有效控制顶板抽冒,实现对急倾斜松软煤层巷道围岩变形的有效控制。     

高强度锚杆支护技术及在大断面煤巷中的应用

在分析目前大断面煤巷锚杆支护存在问题的基础上,论述了对锚杆支护机理的新认识,开发了适合于大断面煤巷支护的高强度锚杆,并采用FLAC3D有限差分程序对不同锚杆支护参数巷道围岩应力场分布特征与规律进行了模拟分析。结果表明：预紧力是锚杆支护系统的决定性参数,增加锚杆预紧力能有效增大巷道围岩压应力场应力值及扩散范围;锚杆长度的选择应充分考虑锚杆预应力、巷道围岩破碎程度与可锚性;对于相同锚杆材料,直径越大强度越高,预应力扩散范围越大;锚杆垂直于岩面布置时,巷道围岩形成的压应力区分布更加均匀,锚杆预应力叠加效果更好。井下试验表明,高强度锚杆支护技术为大断面煤巷提供了有效的支护手段,巷道掘进期间两帮移近量25.0 mm,顶底板移近量16.6 mm,能有效控制围岩的强烈变形。     

复合顶板软岩巷道锚注支护数值模拟研究

基于数值模拟软件FLAC3D,对复合顶板软岩巷道锚注支护进行了仿真模拟。通过分析不同锚注支护复合顶板巷道的变形,可以得到锚注支护使巷道顶板中点的位移量减小75%左右。对锚注支护前后及不同间排距条件下围岩的应力、位移及最大主应力区的变化情况等进行了系统分析,结果表明,锚注支护显著提高了围岩的强度和承载能力,有效地控制了深部软岩巷道的损伤变形。     

深部软岩锚注支护巷道围岩变形机理研究

深部软岩巷道围岩变形控制问题一直是煤矿研究的重点和难点。论文以平顶山八矿丁四采区轨道下山巷道为工程背景,采用现场工业性试验和数值模拟计算,对锚喷和锚注支护两种支护条件下,巷道围岩变形破坏机理进行了研究。研究结果表明:(1)与锚喷支护相比,锚注支护巷道浅部围岩的高应力区向深部围岩转移,巷道浅部围岩处于应力降低区,改善了巷道围岩应力环境;(2)锚注支护巷道围岩的位移量均小于锚喷支护对应位置围岩的位移量,所以锚注支护对巷道顶板和两帮起到有效的控制作用。提出并实施了巷道围岩二次注浆技术措施,研究了注浆工艺和注浆参数。实施后巷道围岩变形得到了有效控制。     

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。     

大断面复合顶板高预紧力超强锚网索组合支护技术实践

谢一矿5111B11b煤层顶板为复合顶板,顺槽掘进采用大断面高预紧力超强锚网索组合支护,高预紧力超强锚网索通过组合支护构件将支护应力扩散到围岩中,在顶板产生应力区,形成刚性顶板,从而有效控制顶板离层与碎胀。高预应力支护系统能保持顶板完整,顶板的完整使得应力二次分布平缓降低煤帮中的集中应力,从而显著减小两帮破坏范围与变形量。大断面复合顶板高预紧力超强锚网索组合支护技术的成功运用,拓宽了超强锚网索组合支护使用范围,在矿区类似巷道支护方面具有重要意义。     

深井软岩巷道帮底锚注支护技术应用

为了研究控制深井软岩巷道大变形的有效支护方法,以淮南朱集煤矿轨道大巷为研究对象,分析了巷道变形破坏特征及其主要原因,并基于深部巷道支护原理,提出了考虑和不考虑帮底支护的2套支护方案。利用FLAC3D数值模拟软件,对不同支护方式下巷道围岩的应力场、位移场和破损区进行对比分析。数值模拟结果表明,加强帮底支护,能降低应力增高区的应力值,减小围岩扰动区、应力增高区和破坏区的范围,有效控制顶板围岩下沉和底板围岩隆起,验证了巷道帮底锚注支护技术的有效性。现场监测数据表明,巷道帮底锚注支护技术实施后,取得了较好的支护效果。     

基于预应力锚和自应力注的破碎围岩锚注加固应用研究

针对高应力巷道围岩锚注中注浆锚杆锚固力低和水泥基注浆材料自收缩造成控制效果不佳的问题,提出基于预应力锚和自应力注的破碎围岩锚注加固方法.以平煤十矿变电所巷道为工程背景,基于原支护方式失稳机理分析,探究裂隙岩体自应力浆液加固原理,研发新型高强预应力注浆锚杆系统,形成基于预应力锚和自应力注的破碎围岩锚注支护方案.通过浆岩界面SEM扫描、围岩钻孔窥视、锚杆索受力和围岩变形监测等方法综合评价该新型预应力锚注的工程应用效果.结果表明:通过高强预应力注浆锚杆的轴向约束应力与自应力浆液的膨胀应力使加固围岩处于准三维受力状态,实现了破碎围岩的强化与损伤修复;新型高强预应力注浆锚杆具有预应力大、预应力施加标准、锚固力高、杆体强度高等优点,能够对围岩提供高轴向约束;新型锚注加固后,注浆浆脉充填围岩裂隙,浆液结石体与岩体结合致密;注浆锚杆索受力稳定,巷道表面围岩最大位移为83 mm,说明通过新型预应力锚注加固方案实现了变电所巷道围岩稳定性控制.     

高强锚注技术在巷道围岩控制中的应用

增子坊矿301盘区5#煤层辅运巷在上覆采空区煤柱应力、区域地质构造以及围岩自身松软等因素综合作用下出现围岩变形量大、支护困难等问题.为解决此问题,拟采用高强锚注技术控制围岩,并对巷道支护方案进行设计.现场应用后,巷道顶板、巷帮变形得以有效控制,其中顶板、巷帮变形分别控制在28 mm、20 mm以内,可满足巷道后续使用需...     

极破碎软岩巷道失稳机理与动态迭加耦合支护技术研究

基于赵庄矿极破碎软岩巷道长期矿压监测、围岩力学参数测试与矿物成分分析及松动圈测试等成果,分析了巷道围岩变形破坏的特点,揭示了极破碎软岩巷道变形失稳机理;针对该矿极破碎软岩巷道提出了由预留变形量、锚网索喷耦合支护、二次锚注加固组成的动态迭加耦合支护技术方案,并通过相似模型试验和井下工程实践对该技术方案的支护效果进行了验证。研究表明：通过预留变形量释放围岩中的变形能和高应力,顶板高预应力锚索、帮部高预应力锚杆和低预应力锚索实现“控顶卸压”,低压浅孔充填和高压深孔渗透注浆相结合形成积极有效的锚注支护结构和多层组合拱(梁)结构,底角和底板锚注有效控制巷道底鼓,从而实现对极破碎软岩巷道围岩变形的有效控制。     

软煤层碎胀顶板巷道高预应力短锚索支护技术

以晋城矿区赵庄煤矿软煤层、碎胀顶板巷道为工程背景,采用数值模拟与理论分析方法,研究了预应力锚索在不同预应力及不同长度条件下的预应力场分布特征和支护应力对围岩承载区的作用,指出高预应力、短锚索的支护效果优于低预应力的长锚索.在分析原有巷道支护设计存在问题及围岩变形与破坏特点的基础上,提出高预应力、短锚索支护技术,该技术能大幅度提高锚索的预应力,并使其有效扩散到围岩中,有效控制顶板离层等有害变形,形成刚性顶板.同时,使二次应力分布更为平缓,减小集中应力,有利于控制巷道两帮变形和底鼓.     

协同锚固技术在“倒梯形”断面煤巷支护中的应用

针对新桥煤矿2502综采工作面巷道“倒梯形”断面不对称造成的巷顶围岩变形破碎异常,为采取合理支护方案,根据工作面赋存特征及围岩力学性质,通过理论及FLAC数值模拟分析巷道围岩应力分布特征,提出巷道支护方案:顶板采用“锚网带+锚索梁”、两帮采用“锚网带”的协同锚固支护方式。经成巷后断面收敛及顶板离层观测,巷顶下沉量稳定在79 mm左右,离层量稳定在19 mm,表明巷道围岩得到有效控制。     

深部高应力巷道深-浅刚柔耦合锚注支护技术研究

针对深部高应力巷道围岩大变形与支护结构失效严重等问题,以皇后煤矿15108回风巷为背景,综合运用理论分析、数值模拟与现场工业性试验等方法。在对巷道围岩破坏机制进行深入分析基础上,提出了高应力巷道深-浅刚柔耦合锚注支护技术。对原始支护方案与深-浅刚柔耦合锚注支护方案进行对比分析。工程实践表明：深-浅刚柔耦合锚注支护方案较原始支护方案在围岩塑性区以及应力分布方面都有较为明显改善,巷道围岩变形量得到有效控制,实现了深部高应力巷道围岩稳定性控制。     

应力异常区软弱顶板巷道全锚索支护技术

分析了煤矿锚索在使用中存在的问题,基于高预应力强力支护理论,在应力异常区、顶板软弱、矿压显现剧烈的巷道全断面采用高预应力短锚索支护技术。通过数值模拟对比,得出全锚索支护的预应力大小及作用效果均远优于普通锚杆、锚索支护,并能改善掘进面超前围岩受力状态。在潞新二矿W4203运输巷进行了全锚索支护试验,巷道顶板下沉量与原支护相比减小90%以上,变形得到控制,有效解决了巷道掘进过程中炸帮及大变形等技术问题,锚索间排距增大到1 200mm伊1 400 mm,大幅提高了巷道掘进效率。     

软岩巷道预应力锚注支护技术研究与应用

针对软岩巷道支护困难的问题,根据预应力锚杆支护和锚注支护理论,提出应用预应力锚注支护技术控制软岩巷道的方法;运用数值模拟方法对无支护巷道、锚注支护巷道和预应力锚注支护巷道的控制效果进行对比,得出预应力锚注支护对软岩巷道的控制效果明显优于其他2种支护方式。     

千米深井大断面煤巷多维主动控制支护技术

针对千米深井高地应力大断面煤巷支护这一技术难题,通过分析邢东矿2号煤层巷道地质条件和原锚(锚杆+锚索)梁网联合支护存在的问题和导致围岩破坏的主导因素,提出了以新型高预应力桁架锚索支护顶板和锚索-槽钢桁架支护巷帮的联合控制巷道围岩稳定性的多维主动控制思路.在邢东矿2223工作面运输巷进行的现场实践表明,多维主动控制技术有效改善了围岩自身的力学性能,提高了围岩自身的承载能力和抗变形能力,巷道支护效果明显好转,工作面回采期间巷道维护工作量明显减少.     

大断面矩形巷道支护参数设计研究

文章针对坚硬顶板下矩形巷道断面加大后的围岩稳定性控制问题,对未支护过的大断面矩形巷道进行锚杆支护设计,介绍了扁椭圆巷道围岩破坏范围的计算方法,并对大断面矩形巷道的锚杆锚索联合支护进行计算设计,采用数值模拟探究支护后的巷道围岩变形情况,最后对巷道的围岩变形及变形速率进行现场长周期监测。数值模拟结果显示,围岩应力主要集中于顶板左右边角处。巷道围岩最大主应力和水平应力均在锚杆承力范围内。现场监测结果显示,锚杆支护后,围岩顶板最大位移158mm,两帮最大位移61mm。围岩变形相对大断面较小,并在检测周期结束时,围岩几乎不再变形。文章介绍了坚硬顶板大断面巷道锚杆支护计算方法,并通过数值模拟和现场监测验证了支护效果,可对相关巷道断面扩大围岩支护工程提供一定经验。     

云驾岭矿大倾角松散煤巷支护技术

基于云驾岭煤矿12801运输巷道地质条件,分析了原巷道支护的不足,提出了弧形巷道锚注一体化加固方案。结果表明:弧形顶板断面克服了非对称集中应力对围岩的破坏,一次锚网支护和二次煤帮注浆加固提高了围岩强度及其自承能力,顶板下沉量控制在0~55 mm,两帮位移量控制在400~660 mm之间,保证了巷道稳定。