高应力软岩回采巷道支护技术研究

船景煤矿2#煤层埋深达600 m,且直接底板为铝质泥岩,遇水易膨胀,围岩层理发育,变形破坏严重,影响了矿井的正常安全。以1122运输巷为例,在巷道现场变形破坏形式的基础上,分析其破坏特征,阐述了1122运输巷围岩变形破坏机理,提出了强顶固帮及减跨补强控底的支护方式,设计采用单体支柱配合锚网索的支护技术方案。利用FLAC2D数值模拟出巷道支护前后的围岩应力状态、变形特征,并验证了支护方案的可靠性。现场矿压观测结果表明,该支护方案较好地控制了1122运输巷的变形,保证了巷道围岩的稳定性,为类似高应力软岩回采巷道支护提供了参考。     

深部高应力回采巷道变形破坏机理与控制技术

针对深部高应力回采巷道变形破坏严重与难控制的问题,以任家庄煤矿210504工作面回风巷为工程背景,研究了其变形机理和稳定性控制技术。对该工作面运输巷的变形破坏代表性地段进行了现场调查,发现该巷为典型的深部高应力回采巷道,变形破坏特征为强烈底鼓、两帮严重内挤、顶板整体下沉;采用数值模拟的方法研究了巷道围岩的变形破坏机理,认为该巷的变形破坏是由低预紧力锚杆支护体系不能控制深部高应力巷道围岩所导致;对210504工作面回风巷提出了“锚杆+锚索+W钢带+锚网”的综合支护方式。工程实践表明,巷道底鼓量为220 mm左右,两帮移近量262 mm左右,分别比原支护方案降低59.1%和40.2%左右,巷道围岩保持稳定。该研究成果可为该矿或同类矿井的稳定性控制提供借鉴。     

深井高应力软岩巷道修复加固技术研究

针对深井高应力软岩巷道围岩松动范围大、变形剧烈、难支护的技术难题,以顾桥矿1127(1)运输顺槽底板巷为研究对象,采用现场调研、理论分析和钻孔窥视的方法,对该巷道围岩的变形破坏特征及影响因素进行了分析,并对巷道围岩的松动破坏范围进行了实测。结果表明,地质构造、临近巷道掘进扰动及支护参数设计不合理是巷道围岩变形破坏的主要原因;在临近巷道开挖扰动下,巷道顶板及两帮围岩的最大松动破坏范围分别为5.2 m和2.2 m。根据该巷道大变形特点,基于锚索集中布置强承载特性,结合数值模拟分析,提出了“锚索集中布置补强+浅部围岩中空锚杆注浆+深部围岩中空锚索注浆”修护加固方案。工程实践表明,该套巷修加固方案可有效控制巷道围岩的变形,巷修加固效果显著,为类似条件深井高应力软岩巷道支护和变形修复提供了参考。     

高应力破碎软岩巷道变形失稳分析与支护对策

在分析芦沟煤矿皮带运输巷原有支护破坏特征及大变形围岩失稳原因基础上,提出了具体支护对策和优化措施,通过现场布点实测验证,棚索协同支护在高应力破碎软岩巷道可有效控制围岩变形。     

近距离下煤层巷道支护设计

针对小窑头煤业近距离下煤层21301运输巷支护困难,采用钻孔窥视及围岩强度测试,分析了21301运输巷的破坏形式。在此基础上,运用数值模拟对小窑采空区下及综采采空区下巷道应力分布特征进行了研究,根据研究结果提出了巷道分段差异化支护方案,并经过现场应用及监测数据证明支护方案科学合理,能够保证巷道围岩的稳定性。     

高应力软岩巷道变形破坏特征及机理分析

针对高应力软岩巷道变形量大、变形持续时间长、难支护等问题,以某矿南翼运输石门为工程背景,经过长期的井下观测,认为采动扰动作用下的高应力软岩巷道变形破坏特征呈现明显的阶段破坏特征,根据巷道围岩地质条件建立了分析模型,分析了导致巷道大变形失稳的力学机制,最终确定了某矿南翼运输石门巷道支护应遵循“刚柔互补、长短结合、及时主动、协调在控”的原则。     

渝阳煤矿深部巷道支护优化设计研究

针对渝阳煤矿深部巷道N3702运输巷围岩变形严重、原支护方式效果差的问题,为保证巷道长久稳定与安全,通过巷道矿压监测与松动圈测试量化了围岩变形特征,研究了围岩变形与支护作用机理。研究结果表明:巷道围岩变形破坏具有明显的时间效应,顶底变形大于两帮变形。基于悬吊理论与最大水平应力理论进行支护优化设计,确定了合理有效的支护优化方案及参数,并进行了现场工程试验。根据现场监测结果分析,支护优化方案有效控制了巷道围岩变形,支护效果较好。     

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。     

高应力软弱围岩回采巷道破坏机理及控制

针对赵固一矿11271运输巷大变形的难题,综合现场调研、地应力测试、钻孔窥视及理论分析等方法,对其变形特征及破坏机理进行了详细剖析,认为高应力、围岩软弱、强采动影响和现有支护参数不合理是11271运输巷围岩产生大变形破坏的主要原因,以高预应力与预应力扩散为原则、锚杆锚索协调支护和强帮支护作用机理为指导,对原支护方案进行了优化。现场实测表明,新支护方案下11271运输巷的两帮移近量和底鼓量分别为222 mm和110 mm,较原支护方案分别减少了72.3%和78.0%,可有效控制围岩变形,满足安全生产要求。     

大断面高巷帮破碎围岩巷道支护技术研究

针对长平煤矿Ⅲ43142巷大断面高巷帮围岩破碎特点,在地质力学参数测试基础上,分析了高巷帮巷道围岩变形破坏机理,并针对其特点确定了以W钢护板为两帮支护组合构件的锚杆索联合支护方案。该方案实施于井下并进行矿压监测,监测结果表明该方案可以有效控制围岩变形,为类似条件的大断面高巷帮破碎围岩巷道支护提供了参考。     

煤矿TBM掘进巷道围岩时效变形分析及支护参数优化研究

针对煤矿TBM掘进巷道围岩长期稳定性问题,以淮南矿区张集矿TBM掘进某瓦斯抽采巷为工程背景,开展了巷道围岩时效变形分析及支护参数优化研究。通过在TBM掘进巷道施工现场钻取砂质泥岩岩样,开展蠕变试验,获得CVISC蠕变参数|在数值模拟软件中引入CVISC蠕变模型,对不同支护工况下TBM掘进巷道围岩进行为期100d的蠕变变形模拟,获得各支护工况下巷道围岩时效变形特征和应力场及塑性分布区的演化规律|基于数值模拟结果,将优化后的锚杆+钢筋网联合支护体系应用于TBM施工巷道,并对TBM施工巷道进行围岩变形监测和锚杆轴力监测,现场实测结果表明采用的优化支护方案可有效控制围岩变形,且巷道稳定性较好。     

某矿高应力强流变软岩巷道失稳破坏机理及控制技术

高应力、低强度是引起软岩巷道产生塑性大变形的主要原因之一。通过分析某矿皮带下山变形破坏特征及围岩力学状态,总结了其变形失稳原因;基于耦合支护理论,在原支护方案的基础上,提出了全断面高强锚杆+长锚索+控底混凝土层耦合支护(方案1)和长短多级锚索+高强锚杆+柔性让压充填层+U型钢联合支护(方案2)2种优化方案,采用FLAC^3D模拟了2种优化方案的支护效果,确定方案2作为最佳支护方案;工业性试验表明,采用该方案后,巷道顶板最大下沉量、底鼓量及两帮最大移近量分别为37.8 mm、97.8 mm和105.3 mm,基本控制了围岩有害变形。     

顶煤破坏区采动影响下巷道变形机理与控制技术

为解决顶煤破坏区下破碎围岩巷道变形大、破坏严重的难题，以韩咀矿32103工作面辅运巷为研究对象，采用现场实测及理论分析相结合的方法对巷道围岩应力分布及变形机理进行研究。结果表明：32103辅运巷道顶板存在的顶煤破坏区呈非连续分布，32103辅运巷道围岩应力环境调整及顶煤遗留煤柱与区段煤柱有效承载宽度减小是导致巷道矿压显现明显的主要原因。基于上述探测及理论分析结果，提出以“深浅孔注浆+锚网索”联合支护为主的巷道围岩控制技术及以“架棚+底板卸压”为主的加固技术。现场应用结果表明：采用新支护方案后，32103辅运巷道围岩最大顶底板移近量为70mm，最大两帮收敛量为48mm，支护锚杆未出现破断现象，且锚杆受力与围岩变形均在合理区间，巷道支护效果良好。     

弱胶结软岩巷道围岩应力与位移分布规律及支护技术

针对西部浅埋弱胶结软岩巷道的复杂地质条件,基于X射线衍射试验、电镜扫描、岩石力学物理试验与现场监测,揭示了西部浅埋弱胶结软岩巷道围岩变形破坏失稳机理。根据巷道围岩大变形破坏特征,建立了FLAC3D数值模型,模拟演化了弱胶结软岩巷道的围岩应力位移分布规律和塑性区范围,研究结果表明:弱胶结软岩巷道围岩最大主应力决定了巷道围岩的破坏深度,且随围岩深度近似呈"へ"形分布;巷道围岩不同方向深部变形s与巷道表面距离h呈负指数衰减变化的关系。通过对比分析,数值模拟塑性区范围和地质雷达探测松动圈厚度基本一致,从而为弱胶结软岩巷道围岩稳定性分析及支护加固方案设计提供了科学指导。最后针对弱胶结软岩巷道塑性区范围,提出了"锚网喷主动支护+36U型钢支架+全断面锚注"的联合支护技术,现场监测结果表明改进的支护方案可以有效控制巷道围岩变形及塑性区的扩展,保证了巷道的长期稳定及安全。     

大断面巷道非均匀变形机理及稳定性控制研究

为探究围岩受采动影响条件下巷道变形破坏与稳定性控制,以桑树坪二号井3309工作面运输平巷为工程背景,采用FLAC3D数值模拟方法分析“一掘二采”期间大断面巷道围岩主应力差分布特征,结合现场试验,揭示大断面巷道围岩非均匀大变形破坏机理,分析提出巷道围岩非均匀变形控制补强支护设计方案。研究结果表明：①一次回采和二次回采期间,巷道煤柱及煤壁两侧煤体峰值应力差分别为7.93MPa、12.96MPa,煤柱帮峰值应力远高于煤壁帮,两侧煤体呈非对称变形破坏特征|②与一次回采相比,二次回采期间3309工作面运输平巷煤柱帮主应力增大11.46MPa,塑性区范围从4.5m增加至煤柱宽度,煤壁帮主应力差增加27.46MPa,塑性区增加1.5m,巷道围岩处于高强度剪应力状态,易引起大变形破坏|③基于大断面巷道两侧煤体非均匀变形破坏特征,针对性提出“一长一短”两种补强支护方案,现场试验后巷道围岩稳定性控制效果良好。     

大断面巷道围岩变形机理及支护技术研究

为解决大断面巷道围岩变形量大、巷道支护困难等问题,以曹家滩煤矿122108工作面主运顺槽为背景,采用理论分析和数值模拟相结合的方法,对巷道围岩变形破坏力学机理和掘进过程中的应力场、位移场和塑性区进行分析,总结巷道掘进过程中围岩的变形破坏规律,在此基础上对巷道支护参数进行优化.结果表明:采用"锚杆+锚索+塑钢网+钢筋网"...     

深井软岩巷道强力一次性支护技术研究及应用

为解决14040工作面下顺槽底抽巷深井软岩巷道围岩变形显著问题,针对巷道地质条件及原支护变形情况,分析了巷道变形原因,研究了深井软岩巷道变形控制机理,同时根据巷道条件提出了强力一次性支护技术,通过数值模拟研究了围岩控制效果,并进行现场观测验证了支护技术的围岩控制效果.研究结果表明:原支护围岩控制效果不佳的根本原因是泥岩...     

深部软岩巷道锚喷注强化承压拱支护机理及其应用

针对深部软岩巷道围岩总变形量大、收敛速率快、持续变形时间长以及支护系统损毁等矿压显现特点,分析了复杂应力场和高渗透压作用下的变形破坏机制,并结合深部巷道的"应力恢复、围岩增强、固结修复和主动卸压"控制原则,提出了集密集高强锚杆承压拱、厚层钢筋网喷层拱和滞后注浆加固拱于一体的锚喷注强化承压拱支护技术,并阐明其成拱及强化支护的机理。结合现场地质生产条件采用理论计算、数值模拟和工程类比法综合确定试验巷道围岩支护方案,并进行现场应用。现场实践表明,采用锚喷注强化承压拱支护技术后,巷道围岩总体变形量较小,围岩收敛率从扩刷修复前的2.6 mm/d降至0.56 mm/d,且支护系统亦无开裂损毁现象发生,实现了对深井软岩巷道的有效控制。     

深部软岩巷道围岩变形特征及全锚索支护机理

针对新元煤矿9102原回风巷的围岩大变形及支护构件变形失效等问题,分析了复杂高水平应力和垂直应力场作用下原回风巷顶板围岩的裂隙发育状况及围岩变形破坏特征,结合现场实际决定在原回风巷20 m处重新开掘一条回风巷。采用数值模拟分析了新掘回风巷的围岩应力环境,结合原有支护及现场实践提出了全锚索支护技术,并阐明其支护机理。现场监测表明,新掘回风巷采用全锚索支护技术后,巷道围岩变形明显减少,且支护构件无变形失效,实现了对深部软岩巷道的围岩控制。