深部巷道直墙半圆拱形钢管混凝土支架承载性能分析

为了推动钢管混凝土支架在深部高应力巷道中的应用,以贵州某矿270中段为背景,对比了常规U36型钢支架与钢管混凝土支架承载力;采用ANSYS有限元法,建立深部巷道支护力学三维模型,分析了两类支架在高水平应力下的变形情况.研究结果表明,钢管混凝土支架的承载力远大于U型钢支架;当侧应力系数大于1时,钢管混凝土支架底角的变形量...     

钢管混凝土支架在深井巷道中的支护实验研究

为解决华丰煤矿-1100m水平风井联络巷变形持续时间长、变形量大、难支护的问题,结合巷道围岩地质条件和巷道变形破坏特征,设计了以钢管混凝土支架为主的复合支护方案:支架断面为圆形,支架主体钢管采用219mm×8mm无缝钢管,充填C40混凝土,辅助锚网喷和围岩注浆加固。而后,利用FLAC3D对支护效果进行模拟分析,结果表明:巷道支护稳定后顶底板最大移近量为90mm,两帮移近量为80mm,围岩变形得到有效控制。最后,将复合支护技术成功应用于工程现场,充分证明基于钢管混凝土支架的复合支护能够有效控制巷道围岩变形,保证巷道的长期稳定。     

大断面软岩斜井高强度钢管混凝土支架支护技术

查干淖尔矿主斜井泥岩段围岩变形量大,速度快,巷道支护困难,结合主斜井泥岩段膨胀性软岩的工程地质条件和围岩变形特征,并结合主斜井泥岩段的巷道围岩变形特点,设计了高强度钢管混凝土支架支护方案,其中,巷道断面采用马蹄形,钢管混凝土支架主体钢管选用194 mm×10 mm无缝钢管,充填C40钢纤维混凝土,辅助金属网支护和混凝土喷层支护。通过数值分析可知,主斜井泥岩段开挖后及时施加钢管混凝土支架支护方案,钢管混凝土支架承载能力大,能够提供强大的支护反力,限制巷道围岩向巷道空间的移动,保证巷道围岩稳定和支护结构可靠。通过巷道施工和现场监测分析可知,大断面软岩巷道高强度快速支护方案易于施工,能够维持主斜井泥岩段软岩巷道围岩的稳定。     

冀家垴风井车场巷道变形破坏分析及支护对策

为解决新元矿冀家垴风井车场巷道的大变形问题,研究了风井车场巷道围岩的性质,系统分析了风井车场巷道的变形破坏模式,提出了优化巷道断面结合钢管混凝土支架+锚杆的复合支护方案,运用FLAC3D对比分析了2种支护方案下的巷道变形破坏特征,并将钢管混凝土支架复合支护方案进行了现场应用。研究结果表明:在原支护方案下顶板下沉量达1 100 mm,两帮收敛量达700 mm,断面收缩率为25%～29%;巷道围岩岩性差、频繁的动力扰动、支护强度低导致了风井车场巷道的大变形;采用钢管混凝土支架复合支护方案后,风井车场巷道围岩控制较好,顶板下沉量为45～55 mm,两帮变形量为25～35 mm,保证了风井车场巷道的正常使用。     

极软岩巷道交岔点钢管混凝土支架结构设计与应用

为解决极软岩巷道交岔点支护问题,结合钢管混凝土支架和极软岩巷道围岩的力学特性,分析了钢管混凝土支架控制极软岩巷道变形的机理。对查干淖尔一号井井底车场中3个极软岩巷道交岔点支护问题采用了工程类比法进行分析,结果认为:若能充分发挥钢管混凝土的结构优势,采用"194 mm×10 mm钢管混凝土支架+钢筋网+400 mm厚混凝土喷层"的支护方案可有效控制3个极软岩巷道交岔点的围岩变形。因此,设计了适用于极软岩巷道交岔点的钢管混凝土支架结构形式:极软岩巷道交叉点钢管混凝土支架,采用由支撑架和"C"形异形支架组成的组合结构。提出了查干淖尔煤矿井底车场3个交岔点的支护方案,并进行现场支护试验。现场支护试验证明:巷道交岔点支护2 a后,收敛量小于100 mm,巷道稳定性良好。     

刚性U型钢支架系统在破碎围岩体巷道的应用研究

以平煤6矿斜井穿越采空区为工程背景,通过U型钢支架变形破坏机理的分析,结合数值模拟,对不同支护方案下斜井围岩的稳定性进行了系统研究。结果表明,采用全断面U型钢支护破碎围岩巷道时,巷道的最大垂直应力得到较大改善,巷道顶板、底板处于低应力区域,破坏不严重,在控制底板围岩位移量方面,全断面U型钢支护的底板围岩位移量为锚杆支护的0.47倍。表明刚性U型钢支护技术能有效地控制破碎围岩巷道的围岩稳定性。     

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。     

井下灌注式钢管混凝土支架支护技术

介绍了井下灌注式钢管混凝土支架的结构及性能,随后针对深井软岩巷道变形难以控制的问题,以鹤壁三矿三水平变电所为工程背景,结合现场考察、理论计算和现场监测等方法,提出了"锚网喷+封闭式钢管混凝土支架"的复合支护方案。结果表明:钢管混凝土支架可提供1.29MPa的支护反力,该复合支护有效地控制了软弱围岩的收敛变形,巷道支护稳定后围岩最终变形量小于80 mm,工程应用效果良好。     

动压影响巷道U型钢支架-锚索协同支护机理及其承载规律

针对U型钢支架支护动压影响巷道强烈变形的支护难题，采用数值模拟方法，研究U型钢支架-锚索协同支护作用机理，提出了U型钢支架-锚索协同支护技术；在开展现场工业试验的同时，采用现场实测方法，监测动压影响由开始至结束过程中巷道围岩表面位移量、U型钢支架和结构补偿锚索实际承受载荷情况。研究结果表明：采用U型钢支架-锚索协同支护后明显改善巷道围岩应力分布，增大巷道浅部围岩残余强度，同时通过锚索的锚固作用，优化了U型钢支架承载性能，增大U型钢支架的承载能力和抗变形能力，提高了U型钢支架的整体稳定性，实现U型钢支架整体承载；当围岩变形压力较大时，U型钢支架随着围岩变形，巷道两帮和肩窝是变形压力最大的位置，相应地锚索为U型钢支架上述部位提供较大的抵抗变形力，阻止支架内突变形，同时U型钢支架作为一个整体结构，支架被束缚在有限的变形空间，而其余的大变形通过支架搭接部位缩动释放，实现了U型钢支架高阻可缩的特性。     

钢管混凝土支架在千米深井中央泵房中的应用

为解决华丰矿-1 100 m水平中央泵房巷道变形量大、变形持续时间长的支护难题,通过现场考察对巷道变形破坏原因进行深入分析,设计了高强度钢管混凝土支架复合支护方案:支架断面采用斜墙半圆拱形,支架主体钢管选用219 mm×8 mm无缝钢管,充填C40钢纤维混凝土,辅助锚网喷支护和围岩加固注浆。现场应用表明:基于钢管混凝土支架的复合支护技术,能够有效抑制围岩向巷道空间内移动,维护巷道的长期稳定和支护结构的安全可靠。     

软岩大断面硐室让压二次支护技术

针对山西潞安常村煤矿大断面硐室支护难题,进行了二次让压支护技术的工业试验。试验结果表明,一次支护锚网喷结构中的预应力强力让压锚杆,可以有效控制围岩早期变形量;U型钢支架+喷射混凝土二次支护结构与岩体,既能共同产生少量的位移、释放部分能量,又能保证巷道围岩受力平衡,形成的整体支护结构稳定。通过与该矿常用的支护技术对比,二次让压支护技术减少围岩变形量大于30%,降低掘进成本30%,提高巷道施工速度50%。     

清水营煤矿+786水平临时水仓支护设计

针对清水营煤矿+786水平临时水仓出现的底板底鼓严重、围岩收敛变形量大的问题,设计采用了灌注式钢管混凝土支架支护技术。该技术的单个支架承载能力可达200 t以上,为U型钢支护的3~4倍。现场反馈表明,采用灌注式钢管混凝土技术取得了良好的支护效果,为深井软岩巷道支护提出了新的技术途径。     

软岩巷道U型钢支架-锚索协同支护设计研究

以鑫安煤矿-600m运输巷道为研究对象,巷道围岩十分破碎,裂隙发育,影响巷道正常使用。在U型钢支架-锚索协同支护理论分析基础上,提出采用U型钢支架-锚索对巷道进行支护,应用于工程实际。通过现场监测和数值模拟分析,顶底板移近量减少85.03%,两帮移近量减少90%以上,巷道变形得到有效控制,为同类巷道支护提供参考。     

高强U型钢支架在软岩巷道支护中的应用

平顶山梨园矿宁庄井部分巷道围岩体软弱且具有高应力、大变形、流变等特点。该巷道在原锚网喷支护和可缩性U型钢支架支护方式下变形量大、破坏比较严重,后采用高强U型钢支架支护。经数值模拟和现场工业性试验表明,该支护方式能有效控制围岩体变形,具有良好的支护效果。     

U型钢可缩性支架支护设计及应用研究

U型钢可缩性支架是广泛应用于矿山巷道的一种支护。本文采用数值模拟方法,以鹤壁四矿2126综放回采巷道的地质条件为工程背景,从围岩变形特征、应力分布特征以及围岩应力状态出发,对U型钢可缩性支架支护的巷道断面进行了优化研究,结果表明,直墙拱形巷道断面采用U型钢可缩性支架支护效果较好。在数值模拟计算结果的基础上,采用理论计算的方法对鹤壁四矿2126综放回采巷道U型钢可缩性支架的支护参数进行了设计,并进行了现场工业性试验。     

抗弯强化型钢管混凝土支架支护技术研究

千米深井巷道支护中钢管混凝土支架的各种破坏形式中,拱结构的压弯破坏是主要破坏形式。为解决钢管混凝土支架压弯破坏问题,采用理论分析和室内试验研究抗弯强化的作用机理。理论分析证明,增加强化圆钢直径可有效提高钢管混凝土结构的抗压刚度和抗弯刚度。室内试验表明,抗弯强化措施使中性层向圆钢侧移动,增大压应力分布面积,充分发挥出约束混凝土抗压性能和高强圆钢抗拉性能,提高复合结构整体承载力。抗弯强化型钢管混凝土支架在现场的应用也证明了支架能够有效支撑来自围岩的载荷,支架整体变形量较小,巷道支护稳定。     

纤维混凝土-U型钢支架巷道组合支护结构研究

以岱河某煤矿巷道为背景,提出利用聚丙烯纤维增强混凝土变形能力,与U型钢支架结合,并对一种新的巷道组合支护结构,进行纤维混凝土的性能进行对比试验研究,选出了优化的配合比。将试验得到的关键参数输入有限元模型,对用于巷道支护的U型钢支架进行了有无纤维混凝土约束的工况下对比分析。结果表明,相比于单独设置的U型钢支架,组合支护结构的承载力约提高3.1倍。此外,组合支护结构的极限荷载约为承载力的1.4倍,表明纤维混凝土的高变形能力明显提高了支护结构的安全度。现场监测表明,巷道围岩来压后组合支护结构的应变变化与数值分析结果一致,60 d后应变变化减缓,结构重新达到平衡。分析和监测结果表明这种组合支护结构可靠,支护效果显著。     

钢管混凝土支架性能试验及其在动压巷道支护中的应用

钢管混凝土支架的承载性能主要取决于其抗压性能和抗弯性能,实验测试了钢管混凝土短柱的抗压强度和支架圆弧段的抗弯能力。并针对受采动压影响严重的采区上山进行了巷道钢管混凝土支架支护方案设计,支护后巷道变形量小,巷道围岩稳定。     

U型钢支架在深部复杂巷道中的应用

根据巷道工程实际情况选择合适的支护形式是充分发挥支护性能,进行有效、可靠支护的前提条件。U型钢可缩性支架在处于松散破碎断层带的深部复杂巷道中是一种有效的支护形式。文章结合具体工程实例,采用ANSYS分析了巷道开挖后围岩的应力和变形以及U型钢支架受力情况,通过后期监测,说明围岩处于稳定状态,在松散破碎断层带巷道中使用U型钢支护是成功的。     

高应力破碎岩石条件下钢管混凝土支护方案研究与应用

结合14行回风道返修断面，建立850 m平面巷道钢管梁支护的数值模型，研究采动影响引发的岩体移动导致支护体发生破坏的演化过程，同时配合现场数据监测对“钢管混凝土支架+围岩注浆”返修支护技术进行综合评价，提出钢管混凝土支架可控制二矿区深部工程巷道围岩变形，能够为保证巷道支护安全，可推广应用于各岩石破碎巷道压力较大区域的支护。