赵楼矿深部软岩巷道变形破坏机理及控制技术

基于赵楼煤矿井底车场巷道围岩矿物成分分析、室内岩石力学试验、巷道地应力测试、围岩松动圈测试等巷道地质力学测试技术手段,深入揭示了深部巷道围岩变形破坏机理;针对赵楼煤矿深部巷道低围岩强度与高应力的支护难题,提出了以内注浆锚杆为核心的锚杆+锚索+锚注“三锚”联合支护体系;为反映深部巷道、硐室开挖后围岩的变形特征与支护结构受力情况,对巷道围岩收敛变形与锚杆受力情况进行了实时监测.监测结果表明,采用“三锚”联合支护体系能够有效地控制深部巷道围岩的大变形及底鼓,保持了巷道的长期稳定与安全.     

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。     

极弱胶结地层开拓巷道围岩演化规律与监测分析

针对极弱胶结地层的复杂地质条件,基于岩石力学基本试验及巷道围岩松动圈测试,揭示了极弱胶结地层巷道围岩力学及变形破坏特征;采用FLAC3D 模拟研究了5种巷道开挖后的巷道围岩变形特征及围岩塑性区演化规律,分析了不同埋深和侧压力系数对巷道围岩稳定的影响规律;及时掌握了极弱胶结地层巷道围岩的变形与支护结构受力情况,优化巷道支护设计与指导施工,对巷道围岩收敛变形、工字钢支架受力及混凝土衬砌受力等进行了实时监控量测,监测结果表明,在极弱胶结地层开拓巷道采用工字钢、钢筋网+混凝土衬砌的联合支护方式,有效地控制了巷道围岩的变形和保证了巷道的长期稳定及安全。     

复合型软岩巷道支护技术在大同矿区的应用

以大同煤矿集团某矿二水平井底车场巷道为例,通过对围岩物化分析、力学参数、地应力测试,现场工程地质调查及巷道破坏特征分析,针对该矿软岩巷道围岩变形量大和流变变形显著这两个特点,提出了一次支护采用强力锚网喷、二次支护采用锚注支护是适合该矿岩体特点的合理支护形式,并在该矿西大巷延拓及井底车场巷道、硐室修复中成功应用。     

高应力复合型软岩巷道支护技术研究

以某矿井底车场巷道为例，通过对围岩物化分析、力学参数、地应力测试，现场工程地质调查及巷道破坏特征分析，针对该矿软岩巷道围岩变形量大和流变变形显著这两个特点，提出了一次支护采用强力锚喷网、二次支护采用锚注支护是适合该矿岩体特点的合理支护形式，并在该矿西大巷延拓及井底车场巷道、硐空修复中成功应用，取得了良好的技术经济效果。     

弱胶结软岩巷道断面形式及支护优化研究

为研究弱胶结软岩巷道最佳断面结构形式及相应支护措施,以新疆伊犁四矿区弱胶结软岩巷道为工程背景,对巷道断面形式多样、支护措施难以确定的特殊工况进行探究。结合FLAC3D数值软件,分析复杂地质条件下不同断面形式及相应支护措施下弱胶结软岩巷道的围岩变形及塑性区发展规律。研究表明:弱胶结软岩巷道中不同断面形式的选取对巷道围岩变形及塑性区分布有较大影响,其中矩形巷道围岩变形最为严重;对比五种断面形式的围岩变形量及塑性区分布范围,选定马蹄形断面进一步分析不同支护措施下巷道围岩的变形特征及塑性区发展规律,并与现场监测结果对比分析,提出适用于弱胶结软岩巷道的支护方式,即"二次锚网喷+预应力锚索"支护。     

大松动圈软岩巷道支护─—潘三等矿井软岩支护改革

大松动圈软岩巷道围岩碎胀变形明显，一般的刚性支护难以适应，根据围岩松动圈支护理论利用锚喷网组合拱支护机理解决此类巷道支护问题，曾在我国的淮南、淮北、徐州、开滦等矿区应用获得成功，取得了巨大的经济和社会效益。本文介绍了淮南潘集三号矿井软岩巷道锚喷网支护的参数确定、变形监测与支护效果。此外还简略介绍了淮北石台矿二水平井底车场；平顶山六矿二水平暗斜井；潞安矿务局常村矿过陷落柱等软岩支护成功的经验。     

极软岩巷道与硐室成套修复加固技术研究

针对已变形破坏巷道支护和施工困难的特殊性,基于马钢集团和睦山矿区水文地质情况和-300 m井底车场巷道围岩状况,对该矿区极软岩巷道进行变形分析并分类,提出整套针对极软岩变形破坏巷道修复加固支护设计和施工技术。支护结构的现场变形实测结果表明,该支护设计和施工技术可有效控制极软岩变形破坏巷道的围岩变形,支护效果良好,具有良好的技术推广价值。     

深井大松动圈软岩巷道支护技术

针对车集煤矿23下部采区复杂的围岩条件及原支护形式下的巷道破坏情况,对23下部采区轨道下山的地应力及围岩松动圈进行了测试,测试结果表明巷道水平应力大于垂直应力,地应力特征为水平应力场型,巷道围岩松动圈属于大松动圈软岩巷道。依据连续梁支护原理,采用大锚杆配合纵横向钢带交错联合支护方式,并强化了帮部的支护,实现了巷道围岩的整体控制,有效地防止了巷道的围岩变形,取得了较好的支护效果,为相似条件下的巷道支护提供一定的技术借鉴。     

钻孔摄像技术在巷道围岩松动圈测试中的应用

围岩松动圈大小的测试对巷道的破坏范围及支护方式的确定具有重要意义。针对三河尖煤矿南翼软岩巷道围岩变形强烈、破坏范围大(大松动圈)的特点,提出了利用钻孔摄像技术测量围岩松动圈大小,并利用钻孔测量系统对-980 m南翼软岩巷道围岩内三个不同深度围岩松动破碎情况进行直观分析,得出了三个测点的围岩松动圈的厚度,为南翼软岩巷道的支护方案设计提供了依据。     

基于围岩松动圈测试技术的支护参数设计研究与实践

基于金鼎煤矿井底车场的地质条件及岩石物埋参数,结合软岩松动圈测试结果可知,围岩类别为Ⅲ类围岩,以此确定了井底车场锚杆支护参数。监测结果表明,围岩松动圈能为巷道锚杆支护设计提供可靠的依据,得出合理支护方式,确保支护强度及支护效果;同时为该矿其他类似巷道支护提供了参考。     

深井巷道矿压分析与变形控制

根据刘庄煤矿副井马头门衬砌结构的钢筋应力和混凝土应变,以及井底车场主体工程巷道围岩变形的监测结果,对原支护设计进行了评价。结果表明,开巷后的锚网喷支护对控制软岩巷道围岩的长时间变形破坏效果有限。针对巷道围岩变形破坏的具体情况,应用软岩巷道支护理论,对原支护结构进行了优化,实践证明,优化支护方案很好地控制了巷道在高地压下的变形。     

软岩巷道围岩松动圈厚度测试及演化规律研究

沙吉海煤矿属于第三系软岩矿井,在巷道掘进过程中软岩变形现象尤为突出,利用超声波围岩裂隙探测仪对沙吉海煤矿软岩巷道进行围岩松动范围的现场测试,得出同一巷道不同位置、不同时间条件下巷道围岩松动圈的厚度及其演化规律。根据测试结果,分析支护参数的合理性和可靠性,为类似软岩巷道支护设计提供依据。     

复杂条件下深井软岩开拓巷道变形破坏分析

某矿-650 m开拓大巷地质条件比较复杂,且受到东西相邻工作面回采影响,巷道围岩发生了严重的变形破坏。现场围岩探测分两步：前期围岩松动圈探测和后期围岩钻孔可视化探测,得到了松动圈的范围及围岩裂隙发育情况,同时对比得出围岩破坏范围向深部延伸,松动圈进一步扩大,甚至出现松动破坏现象。根据深井巷道围岩变形规律及其力学特性,在软岩巷道围岩稳定控制理论的基础上,建立巷道受力模型并分析了大巷周围受力关系,提出了倾斜工作面倾向的“传递梁”结构和两工作面顶板垮落后大巷顶板所形成的“局部块”结构。结合现场钻孔可视化探测结果及现场观测,总结出大巷变形特点及造成巷道围岩变形的原因,为大巷二次支护提供理论依据和科学指导,同时为类似矿井开拓巷道的支护提供借鉴。     

水平构造应力对深部巷道稳定性影响研究及应用

以淮南矿区某矿-817.0 m水平井底车场为工程背景,对该井底车场的构造应力进行了分析,结果认定,该井底车场以水平构造应力为主。利用FLAC3D数值分析软件,对巷道轴向与最大水平应力呈不同夹角时深井巷道围岩变形破坏规律和主要表现形式进行了模拟研究,结果表明,巷道轴向与最大水平应力所呈夹角30°时其稳定性相对较好;30°~90°范围内随着夹角的增大围岩变形量及顶部和底部塑性区均显著增大,深部软岩巷道变形破坏的主要表现形式是底鼓。根据模拟结果,设计和确定了针对该井底车场巷道布置条件下的支护方式和支护参数。     

深井软岩巷道锚注支护结构承载特性

由于受深部高应力的作用,唐口煤矿埋深达1030 m处于软岩地层中的井底车场硐室和巷道均发生了严重的变形破坏,短期内大部分丧失其安全使用功能.针对此情况,提出了锚喷和锚注支护结构,运用相似材料模型进行了试验研究,得到了巷道在不同支护条件下围岩的变形与稳定规律,揭示了唐口煤矿深井巷道顶底板围岩的变形破坏特征.试验结果表明,锚注联合支护结构能够较好地满足深部高地应力作用要求,为同类巷道的支护提供了有效途径.     

弱胶结软岩煤巷锚杆索-围岩变形协同控制方法研究

针对西部弱胶结软岩煤巷顶板支护易失效问题,在探究弱胶结泥岩物性组分及破坏力学特征基础上,分析弱胶结软岩巷道围岩破坏特征,揭示弱胶结软岩巷道顶板破坏失稳机理,提出弱胶结软岩高预紧力下锚杆-围岩变形协同机理,开发相应支护设计方法,并进行应用实践。结果表明:(1)弱胶结软岩黏土矿物含量高,微裂隙发育造成其强度小、黏聚力小、胶结性差、易碎胀,在低围压条件下就产生剪切滑移破坏,提高其等效黏聚力和围岩应力水平是提升其抗变形能力的最有效途径;(2)弱胶结泥岩特性、高水平应力及低锚杆(锚索)预紧力等因素综合作用下,弱胶结软岩顶板易发生整体性下沉,内部破裂严重,破裂范围最大达4.0 m,尤其是煤岩界面破裂剪胀使部分锚杆-锚索破断失效,加剧顶板破裂下沉;(3)锚杆支护作用体现在提高锚杆加固范围内岩层等效黏聚力,锚索支护则强调对其支护范围内岩层提供较强的支护应力,两者工作阻力越高支护效果越好;(4)高预紧力下锚杆与锚索联合支护时,锚杆、锚索变形与顶板变形下沉协同、相适应,且要最大程度发挥锚杆-锚索支护效能。现场应用表明,按照高预紧力锚杆-围岩形变协同支护后,弱胶结软岩巷道顶板控制效果好,达到设计预期,该方法为弱胶结软岩巷道支护提供参考。     

基于松动圈理论的巷道支护设计

为科学确定金鼎煤矿巷道掘进过程中锚杆支护参数和支护方案,采用单孔声波法对井底车场巷道不同断面进行了松动圈测试。依据围岩松动圈测试结果和松动圈支护理论,确定了支护参数和支护方案。结果表明,单孔声波法能够探测围岩松动圈范围,可据此指导巷道支护参数的确定。     

深井软岩条件下沿空巷道围岩松动圈研究

为了解决深井软岩巷道条件下围岩破碎变形直至破坏的不均匀性和观测结果的不准确性,采用声波法和计算机数值模拟方法对深井软岩沿空巷道围岩松动圈进行了综合研究。通过相互综合、纠正对某矿井巷道围岩松动圈范围进行了分析测试,精确得到了沿空巷道围岩松动圈的范围,为相似条件下的松动圈测试提供借鉴,对巷道支护设计提供依据和指导。     

某铜矿深部软岩破碎巷道变形机制研究

针对新疆伽师铜矿深部软岩破碎巷道围岩变形量大、顶板下沉严重、支护难等特点,基于地质力学测试及数值模拟技术,揭示了软岩破碎巷道变形特征及破坏机制。研究结果显示:巷道两帮相比顶板的围岩内部位移变化明显,水平方向位移收敛量大于垂直方向,其松动圈范围介于2~3 m之间;通过数值模拟分析出顶、底板和两帮均在中心处位移最大且出现了较大的剪切塑性区,与巷道变形规律一致;并分析出软岩破碎巷道围岩变形量大、初期变形速率快、持续时间长的显著时间效应及巷道四周来压的空间效应,为矿山支护提供了理论依据。