中空注浆锚索在沿空留巷支护中的应用

文章主要介绍一种新型中空注浆锚索的结构、作用机理以及在煤矿现场的应用情况。和传统的注浆锚索相比,中空注浆锚索通过注浆芯管对围岩注浆,并利用锚索锁具预紧,施工工艺方便可靠,实现了锚注一体,提高了锚索的承载力和支护效果。中空注浆锚索应用于山西高河煤矿井下沿空巷道支护加固中,取得了良好的支护效果,和端锚支护的巷道相比,采动影响后,巷道两帮和顶底板移近量明显减小,顶板深部离层得到了有效控制,节约了用于二次支护和补强支护的成本。     

大变形巷道组合锚索支护力学模型及应用

运用材料力学、弹性力学等理论,建立了单体锚索支护和组合锚索支护两种不同锚索支护方式作用下巷道顶板固支梁力学模型,研究了两种支护方式下巷道顶板的受力状态与挠度特征,结果表明:与单体锚索支护相比,组合锚索支护时巷道顶板的固支端及顶板中部的弯矩显著降低,顶板的挠度明显减小。在此基础上,在山西韩家洼矿22206工作面运输巷开展了现场组合锚索支护试验,现场矿压监测结果表明:组合锚索支护形式下的巷道顶板下沉量和顶板离层值较单体锚索支护分别降低了53.8%和56.3%,巷道顶板支护状况得到很大的改善,取得良好的支护效果。     

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。     

小屯煤矿三软沿空巷道锚注支护试验研究

小屯煤矿6中煤顶板、低板岩性较为松软,含有大量的伊利石、蒙脱石等遇水膨胀性矿物。沿空巷道原支护采用树脂端锚,巷道两帮移近量和底臌量将近1000mm,严重影响矿井生产。采用注浆锚杆、注浆锚索对沿空巷道锚注支护,现场检测证明锚注支护技术体系可以有效控制三软沿空巷道的变形和破坏。     

中空注浆锚索在沿空留巷支护中的应用

和传统的注浆锚索相比,中空注浆锚索通过注浆芯管对围岩注浆,并利用锚索锁具预紧,施工工艺方便可靠,实现了锚注一体,提高了锚索的承载力和支护效果。中空注浆锚索应用于山西高河煤矿井下沿空顺槽支护加固中,取得了良好的支护效果,和端锚支护的巷道相比,采动影响后,巷道两帮和顶底板移近量明显减小,顶板深部离层得到了有效控制,节约了用于补强支护的成本。实践证明,中空注浆锚索在动压巷道二次支护中取得较好的效果。     

破碎顶板锚注支护技术应用

本文以153采区轨道下山巷道围岩较为破碎的问题为背景,分析原有巷道支护存在的问题,提出采用锚杆+锚索+金属网相结合的锚注支护方式。现场应用效果表明:锚注支护方式可以增加围岩强度,顶板以及两帮变形得到有效的控制,能够保证巷道的稳定性。     

预应力全长注浆锚索受力特征及工程应用

为研究预应力全长注浆锚索在围岩加固方面相对于端锚锚索的优势,基于中性点理论,分析锚索轴力、剪应力分布特征;建立全长注浆预应力锚索力学模型,推导巷道围岩任一点在弹性、弹塑性及塑性状态下表面位移解析解;研究预应力全长注浆锚索对围岩径向及切向变形的控制作用;以晋城煤业集团有限公司某矿33042巷9号联络巷为工程背景,分析未受采动影响及采动影响下常规锚索及预应力全长注浆锚索支护效果。研究结果表明：靠近巷道表面围岩,围岩变形大于锚索,锚固体表面剪应力指向巷道自由面,在围岩深部,围岩变形小于锚索,锚固体剪应力指向围岩深处,两侧剪应力相反,锚固体轴向拉力沿锚索长度方向呈曲线变化,且在中性点处最大;在未受采动影响下,普通锚索与预应力全长注浆锚索支护巷道变形趋势相同,巷道开挖初期变形剧烈,之后趋于平缓,锚索受力均匀、工作状态平稳,预应力全长注浆锚索相比端锚锚索能够减少顶底板移近量50%;采动影响期间,预应力全长注浆锚索支护下,顶底板移近量和两帮移近量分别比端锚锚索减少21.1%和22.1%,锚索受力普遍增加,且变动不大,未出现锚索破断现象;预应力全长注浆锚索相较于端锚在围岩径向及切向变形控制方面具有明显...     

高地压巷道围岩加固支护技术研究

试验巷道位于断层影响带内,构造应力明显,且受到采动集中应力的影响,属于典型的高地压巷道。采用钻孔窥视手段对巷道围岩进行窥视探测,为巷道锚梁网支护设计提供重要参考。针对高地压巷道典型应力环境,设计了新型注浆结构,在不改变现有锚索锚固结构的同时,在自由段注浆,并使锚索由端锚变为全长锚固,提出了收集表面压力,并将其转移至深部的综合支护方法。现场观测结果表明,该支护方法能够有效控制类似环境下高地压软弱围岩巷道的围岩变形。     

深井软岩巷道高强全锚注支护机理与技术应用

针对深井巷道围岩脆延性转化及地质(工程)软岩大变形力学特性,通过力学试验、实测检验等综合研究方法,对高强锚注支护作用机理进行了初步探索。研究表明:高强全锚注支护实现了由传统端锚向全锚的转变,支护系统刚度提高了5.8倍,抗剪强度提高了0.4~0.5倍,扩大了支护结构的有效承载范围,改善了围岩应力状态,提高了围岩自承能力;平煤一矿千米埋深回风上山试验段采用高强中空注浆锚杆、高强中空注浆锚索进行高强全锚注支护,巷道两帮移近量5 mm,顶板最大变形量600 mm,相比原支护,显著降低了围岩变形量,简单修复即可实现巷道持久稳定。     

风水沟矿软岩巷道顶板砂岩含水可锚性试验研究

风水沟煤矿由于顶板砂岩含水层的存在,在锚索施工过程中极易造成锚索孔淋水,使树脂锚索的锚固力严重下降,巷道支护难度增大。通过现场可锚性试验,确定了比较合理的锚杆、锚索预紧力等支护参数,并在5-1A西七片一分层回风巷进行了工业性试验。试验结果表明,在顶板砂岩含水的软岩巷道支护中,通过可锚性试验来确定高预应力强力锚杆锚索支护系统的支护参数是十分必要的。     

强烈动压巷道全长预应力注浆锚索加固技术

寺河煤矿东四盘区胶带巷处于巷道集中区,服务期间受多次强烈动压影响,巷道维护困难,原有支护不能保证巷道安全使用。为此利用地质力学测试及钻孔窥视的方法来了解顶底板以及两帮围岩的基本形态,并确定使用全断面全长预应力注浆锚索对巷道进行补强加固。根据巷道中安装的综合测站监测数据,表明应用全断面全长预应力注浆锚索对强烈动压影响巷道进行补强加固可以保持巷道围岩的完整性,有效控制巷道变形。     

深部高应力软岩硐室注浆加固技术

为解决城郊煤矿深部高应力软岩硐室的支护难题,针对城郊矿二水平南翼变电所的地质条件,提出在硐室帮顶采用壁后注浆和底板采用预应力注浆锚索的方式进行加固。矿压观测表明,加固修复90 d后,硐室两帮最大移近量为110 mm,顶板最大下沉量为80 mm,底板最大底鼓量为38 mm。断面收敛在设计范围内,支护效果理想,硐室围岩持续大变形得到控制,硐室维护满足矿井安全生产的需求。     

松软煤层高帮巷道巷帮控制技术

针对松软煤层高帮动压巷道围岩变形特点,以阳泉上社煤矿地质条件为对象,分析了巷帮破坏机理和解决对策。松软高帮在不均衡应力和顶帮不同强度的作用下,发生剪切破坏,并在巷道四角处产生剪应力集中区;高预应力锚索支护松软高帮时,可减小塑性破坏范围和剪应力集中程度。结合注浆加固作用特点,提出松软高帮的高预应力注浆锚索支护技术。井下实践表明,松软高帮巷道巷帮高预应力注浆锚索全高支护可有效控制巷帮大变形,提高围岩稳定性,试验效果良好。     

深部高应力软岩硐室围岩控制技术

裴沟煤矿42采区泵房围岩岩性差,服务年限长,埋藏深应力大且受断层影响,残余构造应力也大。通过分析原U型钢棚支护,巷道掘出后不久即严重变形的原因,提出了通过围岩注浆,顶帮部棚索协同支护增加结构稳定性,提高其承载能力,底板锚网索支护控制底鼓。通过方案实施后的现场实测,该方案有效控制了围岩变形。     

皇联煤业极破碎围岩注浆重塑技术

针对皇联煤业极破碎围岩重塑问题,分析认为注浆加固的关键在于采用高性能、低成本注浆材料,解决表层漏浆问题。提出了分层注浆工艺,介绍了新型无机注浆材料,通过调整水灰比实现性能调整,进行了深、浅钻孔布置并进行了现场试验。结果表明:两帮浅层深度为2 m,深层深度为7 m,顶板浅层深度为3 m,深层深度为9 m;浅层注浆采用0.8∶1水灰比,深层注浆采用1.5∶1水灰比;效果考察表明,钻孔窥视可见大量浆液痕迹,未发现未被充填的裂隙,扩散效果良好,锚索锚固力足够,使用新型无机注浆材料,不足化学浆成本的1/7,效果显著。     

特厚煤层综放沿空掘巷围岩控制机理及其应用

针对特厚煤层(达15 m)综放沿空掘巷采动影响范围大、围岩性质裂隙以及煤柱稳定性差等特点,提出了顶板以高强高预应力让压锚杆支护系统、梯级锚固的束锚索支护系统以及多锚索-钢带桁架支护系统的强力联合控制技术,煤柱帮采用强力锚杆支护系统、高韧性材料注浆加固、钢筋混凝土墙支撑系统的刚柔协同控制技术,以及实体煤帮强力锚杆索支护系统进行特厚煤层综放沿空掘巷围岩稳定性的控制,并阐明其支护机理。结合地质生产条件与现场工程实践确定了沿空掘巷具体支护方案与工艺流程,并进行了现场应用。现场实践表明,巷道两帮和顶底板最大移近量分别为65和57 mm,变形量较小,首次实现了15 m特厚煤层综放沿空掘巷围岩的有效控制。     

厚伪顶区沿底巷道安全掘进技术研究

针对33072巷厚伪顶区容易产生的冒顶问题,根据工程特性制定了"掘进前预注+滞后注浆锚索"方案.掘进前预注采取浅孔循环注浆方式,高粘结性的马丽散注浆材料;滞后注浆锚索采用速凝早强、低成本的耐固注浆材料(双液).效果考察表明:注浆后掘进未发生冒顶现象,5个月后进行顶板钻孔窥视,未发现新的离层.     

破碎顶板条件下锚网支护作用分析

针对破碎顶板条件下锚网支护特点,分析了破碎顶板条件下锚杆支护作用原理,以及破碎顶板条件下锚杆、锚索的作用,提出了在破碎顶板条件下煤巷使用锚杆-锚索联合支护,并阐述了其作用原理.     

中空注浆锚索在顶板淋水主斜井堵水支护加固中的应用

针对古城煤矿主斜井巷道掘进过程中顶板出现的锚索孔淋水严重影响支护效果和施工进度的情况,通过巷道钻孔探放水探测发现顶板存在很多强度较低的泥岩岩层,开挖后在原岩应力的作用下,容易产生裂隙,此时的裂隙会导致水从裂隙中渗透出来,对施工与支护造成不良影响。基于注浆锚索的堵水支护加固和注浆理论,通过理论计算选择了合适的主斜井顶板淋水段的注浆锚索支护方案和注浆参数并在主斜井里程590~599m进行注浆锚索试验,确定注浆锚索施工的具体参数。根据注浆锚索试验段的矿压观测表明,注浆锚索堵水支护加固措施在古城矿主斜井淋水试验段取得了成功应用。     

薄层状复合顶板大断面开切眼锚固设计及其应用

在研究薄层状复合顶板条件下综采工作面大断面开切眼的地质与生产条件和施工方法的基础上，提出在该条件下采用联合锚固支护。运用工程类比方法和数值计算方法，系统设计了该条件下的锚固参数，如锚杆直径、锚杆长度、锚杆间排距、锚索长度、锚索间排距、锚杆与锚索的锚固长度和锚固力等。顶板离层监测结果表明，所提供的锚固方式与锚固参数能够有效控制薄层状复合顶板大断面开切眼的顶板变形与冒落。