开滦矿区软岩巷道新支护体系研究

为了解决开滦矿区软岩巷道支护问题,应用理论分析和现场试验等手段,并结合开滦矿区多年的软岩巷道支护实践经验,研究了针对软岩巷道支护的新体系,即以强韧封层、稳压胶结为基础,以钢丝绳为筋骨,以锚注为主体的软岩巷道支护技术新体系。同时,通过建立与软岩巷道围岩特征相对应的力学模型,对影响软岩巷道新支护体系的主要因素,即巷道所处的应力环境、围岩性质与结构类型、巷道支护方式进行了分析。经现场工程验证,采用该支护体系的东欢坨矿北一大巷在变形稳定前的其总变形量不足50 mm,林南仓矿斜井下口交岔点最大变形量仅为67 mm。结果表明,该支护体系可以有效控制巷道变形,避免了矿井软岩巷道在服务期间的多次维修。     

软岩巷道破坏机理及锚网支护设计研究

为了保证拜什塔木铜矿软岩巷道支护的安全性。采用理论分析和现场测试的方法,开展巷道变形监测试验,分析软岩巷道变形破坏机理,提出了锚网支护方式,设计软岩巷道锚网支护参数,并通过数值模拟验证锚网支护的可行性。研究表明:软岩巷道顶板及两帮变形收敛大,具有显著的时空效应,且采动影响大,原支护方式不能满足巷道安全性的要求,锚杆和锚网设计参数分别为,锚杆直径为20 mm、长度为1 800 mm、间排距为800mm,锚网尺寸为2m×1m,直径为6mm,网孔尺寸为100mm×100mm。数值模拟验证了锚网支护可以满足软岩巷道安全性的要求,锚网支护有效地解决了软岩巷道变形大等问题,为类似矿山软岩巷道支护设计提供一定的参考。     

强风化软岩巷道支护及其稳定性分析

针对强风化软岩巷道围岩变形严重、维护困难的问题,以某矿处于强风化岩层下的软岩回风大巷为研究对象,通过对软岩巷道变形机理进行分析,以及FLAC~(3D)数值模拟,验证了支护方案的合理性。现场实施后经监测,顶板变形量为34 mm,底板底鼓量为28 mm,两帮移近量为70 mm,变形量很小,支护效果良好。     

深井软岩巷道二次锚网索支护技术

为解决超化煤矿深部软岩巷道支护难度大的问题,采用数值模拟、理论分析和现场观测相结合的方法分析了巷道原支护失稳的主要原因,被动支护不能适应深部高应力软岩巷道围岩的变形。在此基础上提出了控制深部软岩巷道围岩变形的高强稳定型二次锚网索支护技术,其中第一次高强预应力锚网支护及时加固巷道围岩,并与围岩共同形成有效承载结构,第二次锚索补强支护提高支护承载结构的稳定性和承载能力。结果表明:采用二次锚网索支护技术巷道顶底板最大移近量为73mm,两帮最大移近量仅为51 mm,顶底板平均移近速率约1.62 mm/d,两帮平均移近速率约1.13mm/d,有效控制了深井软岩巷道变形。     

深井软岩巷道双套棚灌浆支护技术研究与应用

为解决深井软岩巷道变形大、支护难的问题,以盘江矿区某矿121213工作面运输上山为工程背景,进行深井软岩巷道变形破坏特征及变形破坏原因的研究,得出结论:高地应力、围岩遇水易膨胀变形及围岩承载能力难以发挥是造成巷道变形失稳的主要原因。针对性地提出了双套棚灌浆支护技术,设计一种"锚杆锚索+灌浆+双U型套棚"的复合支护方案,即在锚杆、锚索支护的基础上,在围岩外部两架U型棚之间进行高压注浆,强化围岩承载结构。现场监测结果表明:采用双套棚灌浆支护后,巷道顶板、两帮及底板平均变形速率分别为0.55,0.43mm/d和0.36mm/d,最大变形量分别为145,115,87mm,巷道变形量在可控范围内,有效地控制了深部软岩巷道收敛变形。     

祁东煤矿软岩巷道支护技术研究与应用

基于祁东煤矿南部采区软岩巷道支护困难的现状,从巷道支护方式、支护材料、现场工程质量管理等方面入手,分析了原有支护失效的原因,并结合祁东煤矿深部软岩自身特点,对压力不同巷道提出了具有针对性的支护方案,通过现场3条巷道试验及支护效果监测,变形量控制在400mm以内,巷道返修率降低72.3%,取得了良好的经济、技术效果。     

深部软岩巷道稳定性及支护技术研究

针对深部高应力软岩巷道围岩破碎、变形大、支护困难等问题,本文以小康矿S2S2工作面运输巷为工程背景,首先通过现场观测归纳巷道变形破坏特征为变形大且速度快、顶板严重流变、底鼓量大、支护构件发生屈服破断。然后,根据软岩巷道支护原理,提出了S2S2工作面运输巷支护优化方案,即采用"高强锚(索)喷网配合U型钢可缩支架及壁后充填"的支护技术。并利用ANSYS模拟软件对原方案和优化方案的支护效果模拟验证,同时在S2S2工作面运输巷进行现场试验。结果表明:优化方案可有效限制巷道变形,巷道服务期间顶板最大下沉量588mm,两帮最大移近量为211mm,无冒顶、片帮事故发生,发挥了巷道围岩承载能力,支护效果好。     

极软岩返修巷道钢管混凝土支架支护方案研究

为解决北皂煤矿海域煤系地层极软岩巷道变形速度快、变形量大、难以控制的支护难题,现场实测了原始地应力,实验室测试了岩石力学参数与水理性质。根据测试结果和围岩变形特点,设计了基于钢管混凝土支架的复合支护方案:支架断面设计为圆形,主体钢管选用194mm×8mm的20#无缝钢管,内填C40混凝土,辅以金属网和400mm厚混凝土碹体支护。最后,对支架受力情况和巷道变形进行监测,结果表明基于钢管混凝土支架的复合支护结构能够有效控制巷道收敛变形,保证巷道的长期稳定。     

基于耦合支护理论的破碎软岩巷道支护及其评价

针对红杏煤矿2#松软破碎煤层集中运输大巷顶板离层下沉、两帮移近量大、支护困难的问题,基于现场调研及耦合支护力学原理分析了巷道变形失稳的原因,得出巷道所处的复杂地质力学环境(构造发育、构造应力大)和巷道围岩自身特性(强度低、松散、破碎)是影响巷道稳定的重要因素,而破坏失稳的根本原因是支护体和围岩在强度和刚度不耦合。得出破碎软岩条件下巷道围岩耦合支护原则,并对巷道合理的支护方式及支护参数进行了设计,运用数值模拟对其进行了评价;现场工业试验结果表明,两帮移近量最大为250 mm,顶底板移进量最大为650 mm。     

基于耦合支护理论的破碎软岩巷道支护及其评价

针对红杏煤矿2#松软破碎煤层集中运输大巷顶板离层下沉、两帮移近量大、支护困难的问题,基于现场调研及耦合支护力学原理分析了巷道变形失稳的原因,得出巷道所处的复杂地质力学环境(构造发育、构造应力大)和巷道围岩自身特性(强度低、松散、破碎)是影响巷道稳定的重要因素,而破坏失稳的根本原因是支护体和围岩在强度和刚度不耦合。得出破碎软岩条件下巷道围岩耦合支护原则,并对巷道合理的支护方式及支护参数进行了设计,运用数值模拟对其进行了评价;现场工业试验结果表明,两帮移近量最大为250 mm,顶底板移进量最大为650 mm。     

大断面软岩巷道支护失效机理及优化设计

针对当前店坪煤矿-900 m水平大断面软岩轨道大巷采用传统锚网索喷联合支护不能奏效的问题,分析了该巷道支护失效的机理,并对巷道支护方案进行了优化设计。通过数值模拟和现场应用表明:采用"锚杆+锚索+金属网+喷浆+注浆"联合支护方案可以有效控制巷道的大变形和垮冒,经过180 d的监测,巷道顶底板移近量最大值为193 mm,两帮移近量最大值为118 mm,监测后期巷道变形趋于稳定。     

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。     

弱胶结软岩巷道锚网索耦合支护技术研究

为解决弱胶结软岩巷道支护困难的问题,以伊犁一矿弱胶结软岩巷道为研究对象,结合煤岩物理力学性质及原岩应力测试结果,在分析巷道围岩变形破坏原因的基础上,通过优化支护参数提出了锚网索耦合支护方案。在利用数值模拟验证新支护方案可靠性的基础上,通过现场观测分析总结了采用新支护方案后巷道围岩变形有巷道开挖影响、变形限制、稳定变形3个阶段。结果表明:顶底板移近量平均为50 mm,两帮移近量平均为23 mm,变形稳定时间缩短为15 d;锚网索耦合支护能有效控制巷道围岩变形,改善围岩应力状态,充分利用深部围岩的自承载力。     

屯兰矿软岩巷道锚网索联合支护技术研究

屯兰煤矿12501工作面运输巷道为软岩巷道,为解决巷道变形量大的支护难题,依据巷道地质条件及巷道布置情况,考虑软岩巷道围岩变形的特殊性,提出了锚网索联合支护方案,运用FLAC3D数值软件对该方案进行了模拟分析,并对试验段巷道进行了矿压观测。研究结果表明,采用锚网索联合支护的12501工作面运输巷道顶底板最大位移量为31mm,两帮最大位移量为43mm,巷道稳定后顶底板及两帮移近速度均低于0.5mm/d,巷道顶板位移主要发生在浅部,2.5m以外的围岩位移很小,证明锚网索联合支护可以有效控制软岩巷道围岩变形,保持巷道围岩稳定。     

深部大断面软岩巷道变形破坏机理及高预应力支护技术

针对兴跃煤矿2#煤层回风大巷围岩变形量大这一问题,基于弹塑性力学及巷道围岩控制理论,采用理论分析及数值计算的方法,对深部大断面软岩巷道的变形破坏机理及高预应力联合支护技术进行了研究,提出采用"锚杆+钢筋梯子梁+钢筋网+锚索"联合支护方案。现场工程实践表明,采用高预应力联合支护技术后,顶板下沉量为48 mm,两帮移近量为86 mm,底鼓量为120 mm,离层量控制在26 mm以内,效果良好,得出高预应力联合支护技术可以较好控制大断面软岩巷道围岩变形及顶板离层,提高巷道整体稳定性。     

高应力软岩巷道围岩变形机理及支护技术研究

针对赵固二矿深部高应力软岩巷道围岩变形量大、支护体破坏严重和巷道多次维修的难题,采用实验室测试、理论分析和现场实测的方法,研究了高应力软岩巷道围岩变形机理。研究表明:巷道开挖后短时间内围岩较完整,在高应力、风化和水化共同作用下,巷道浅部围岩力学性质发生了变化,强度迅速降低,围岩变形急剧增加;当支护阻力达到在一定范围时,可有效抑制围岩变形,超过此范围不断增加支护阻力,不能改变围岩的塑性区范围和围岩变形量。提出了以锚网喷一次支护,并预留520mm让压量,工钢棚二次支护为技术核心的围岩控制方案。现场实践表明:该方案对赵固二矿高应力软岩巷道围岩变形的控制效果较好。     

大断面软岩巷道锚杆支护参数的模拟研究

大断面软岩巷道的支护问题是煤矿巷道支护的一个技术难题。在分析兴越煤矿回风大巷围岩岩性、地质条件及支护影响因素的基础上,通过现场实测、理论分析,确定巷道锚杆的支护参数;应用UDEC数值模拟软件,对不同锚杆支护参数条件下的巷道围岩变形、破坏情况进行分析,对巷道锚杆支护参数进行优化。确定选用锚杆直径22 mm、长度2.4 m,间排距800 mm×800 mm的支护方案是最优的。现场实践也表明,支护参数选取合理,支护效果较好。     

杨庄矿软岩巷道锚杆与钢管混凝土支架联合支护技术研究

杨庄矿Ⅲ水平南大巷软岩巷道围岩强度低,黏土矿物含量高,吸水泥化现象严重,巷道围岩变形量大,锚杆失效较为普遍。结合南大巷软岩巷道围岩变形特点,设计了锚杆与钢管混凝土支架联合支护方案。巷道断面采用马蹄形,锚杆为Φ20 mm×L1800 mm的左旋螺纹钢锚杆,钢管混凝土支架主体钢管选用Φ194 mm×L8 mm无缝钢管,灌注C40核心混凝土。结合理论计算可知,设计支护方案的极限承载能力大于南大巷围岩荷载,能够维持巷道围岩的稳定。通过数值分析和现场监测分析可知,巷道围岩变形较小,锚杆和钢管混凝土支架支护作用力均小于其极限荷载,支护结构稳定,所以锚杆与钢管混凝土支架联合支护方案满足了Ⅲ水平南大巷软岩巷道支护的要求。     

自然崩落法采场软破围岩巷道支护技术研究

针对自然崩落法采场巷道布置密集、存在时间长、采动影响大、维护难度大等特点,采用现场调研、室内试验、理论分析、井下巷道试验与变形实测等综合手段,分析软破围岩巷道变形破坏特征和支护难点。以围压恢复加固理论为指导,提出了被动和主动联合支护体系,采用增设底梁和提高充填接顶等全封闭强化支护措施。现场实施结果表明,巷道收敛量能够控制在80 mm以内,实现了对巷道围岩变形的有效控制,维护高应力环境软破围岩巷道的稳定性,为自然崩落法采矿奠定基础。     

千米深井软岩巷道封闭式支护技术研究

针对深井软岩巷道大变形、强破坏的支护难题,以千米深井口孜东矿北翼轨道巷为研究背景,进行了井下现场试验,结果表明:该矿软岩巷道围岩变形破坏主要表现为两帮内挤和强烈底鼓;且巷道变形速度快,持续时间长,进一步加大了巷道稳定性控制难度。根据巷道变形破坏特征,进行巷道支护技术优化,提出采用封闭式支护技术来控制巷道变形。工程实践表明:封闭式支护技术可在巷道全断面内形成完整的承载结构,能较好地解决深部软岩巷道大变形问题,使巷道趋于稳定。