过断层巷道围岩破坏机制及支护优化

针对某深井煤矿采区泵房及变电所过断层巷道出现的顶板剧烈下沉、两帮内挤严重、底板鼓量大的现象,通过现场调研、数值模拟及现场监测,分析了原有支护方案下过断层巷道围岩变形破坏机制,提出采用高强锚杆+注浆锚索联合支护方案。结果表明:深部高地应力、断层局部应力集中及剪切滑移破坏、支护强度不足等是过断层巷道围岩变形破坏的主因;注浆锚索能够有效控制围岩破碎区范围,联合高强锚杆调动深部围岩形成稳定支撑结构。现场位移监测结果表明,优化支护方案后巷道过断层位置处不连续变形得到了较好的控制,整体变形量大幅度降低,改善了围岩应力水平。     

基于松动圈理论的破碎软岩巷道支护研究与应用

首旺煤矿综采工作面回采巷道顶板破碎,围岩软弱,变形量较大。基于围岩松动圈理论,对首旺煤矿回采巷道的破碎机理和围岩变形机制进行分析,并根据围岩松动圈支护理论,确定锚杆支护的具体参数,设计采用锚杆+注浆联合支护来控制巷道的破坏变形。基于数值模拟结果,对支护后工作面回采巷道的屈服破坏特征、巷道围岩垂直应力、巷道围岩位移特征进行了分析。现场工业试验表明,采用锚杆+注浆联合支护技术后,巷道顶底板移近量和两帮移近量明显降低,巷道完整稳定,可以很好的控制破碎软岩巷道变形,提高巷道的整体稳定性。     

基于FLAC~(3D)的深部软岩巷道中空注浆锚索加固分析

清水营深部软岩巷道顶板下沉量大,两帮位移大,底鼓严重,需采取新的加固方案。利用FLAC3D数值模拟软件对锚喷支护和中空注浆锚索加固支护2种条件下的围岩变形状态进行对比分析。结果表明,围岩两帮以及顶、底板的位移降低,围岩的大变形失稳现象得到有效控制,采用中空注浆锚索支护方案可行。     

破碎巷道围岩变形机理及支护措施研究

注浆加固+锚索支护方式使破碎围岩巷道形成一个整体,能更好地控制围岩变形破坏。本文针对木瓜煤矿10-208回采巷道施工期间因巷道围岩破碎、地质条件复杂等因素影响,围岩出现变形大、难支护等问题,采用理论分析与现场实践相结合的方法,对破碎围岩巷道支护措施进行了研究,提出了“注浆加固+锚杆索”支护技术。现场实践结果得出巷道过围岩破碎段掘进期间,顶底板及两帮累计变形量最大值分别为54.5mm和64.6mm,表明“注浆加固+锚杆索”支护技术可对破碎围岩巷道变形破坏进行有效控制。     

破碎围岩注浆加固数值模拟分析与工程应用

介绍了注浆技术在破碎回采煤巷中的运用。分析了注浆加固机理：注浆液通过充填、压密等作用提高破碎围岩的强度,改变围岩的破坏机理,提高围岩的稳定性。通过UDEC数值模拟和高河煤矿现场实测数据得到：模拟巷道顶底板相对最大位移量为307 mm,两帮相对位移量为229 mm;实测顶底板相对最大位移量为359 mm,两帮相对位移量为262 mm,模拟与实测数据基本一致,巷道变形量得到有效控制,为矿井的安全、高效生产提供了有力的技术保障。该注浆加固技术可为破碎围岩支护提供指导意义。     

深部大断面复合顶板回采巷道围岩控制技术北大核心

针对复合顶板巷道易发生冒顶事故,巷道顶板支护困难等问题,分析了复合顶板变形失稳机理,提出采用长短锚索协同支护技术;利用数值模拟分析了原始巷道支护方式和高强预应力长短锚索协同支护方式对巷道围岩的控制效果。数值分析结果表明:采用改进的长短锚索协同支护方案能够有效控制巷道变形破坏,巷道塑性区体积减少了29.1%。现场的实际监测数据表明,采用长短锚索协同支护形式后巷道顶底板移进量、两帮移进量、顶板下沉量分别降低下降了63.6%、60.4%、60.2%,该支护方式对复合顶板巷道围岩具有较好的控制作用。     

近断层大断面巷道变形分析与控制

为了解决近断层大断面巷道的支护难题,针对山西晋城赵庄矿近断层大断面巷道53121巷在掘进期间发生顶板剧烈下沉、两帮非对称变形和支护结构失效的现象,通过现场调研和数值模拟,分析近断层大断面巷道变形破坏的特征和原因。结果表明,断层面剪切滑移破坏、围岩松软破碎、支护结构针对性差是造成大断面巷道变形破坏的原因。利用非对称支护原理,提出该巷道围岩的控制技术,即顶板采用全锚索支护方式控制大断面巷道顶板下沉,两帮采用锚杆+锚索非对称支护技术控制大断面巷道两帮非对称变形,促使支护结构均匀承载,从而控制巷道围岩变形。工程实践表明,采用新支护方案后,围岩变形得到有效控制,巷道稳定性大幅提高。     

矿井深部沿空软碎巷道主动支护技术研究

为解决矿井深部沿空软碎巷道支护困难的问题,针对陈四楼煤矿埋深800 m及以下的沿空掘进工作面地质条件和巷道变形破坏特征,通过理论分析、数值模拟,分析巷道失稳破坏原因,提出了"高强度高密度锚杆+高强度锚索钢梁+顶板高强度注浆"的主动联合支护技术。结果表明:通过对沿空掘巷软弱破碎顶板进行高强度注浆,将顶板内的裂隙充填,使软弱破碎的顶板与高强度注浆液胶结成整体,从而提高巷道直接顶板岩层的黏聚力和内摩擦角,增强顶板的整体稳定性和强度;利用"高强度、高预应力、高强度、高锚固点"锚杆以及高强度锚索钢梁对巷道顶板和两帮实行协同支护,有效控制了巷道围岩变形,巷道掘进45 d后围岩变形趋于稳定,顶板下沉量最大为79 mm,两帮位移最大183 mm,保证了巷道安全生产过程中的正常使用。     

构造带极不稳定围岩注浆加固效果数值分析

泰来煤矿+1 150 m水平运输大巷处于多条断层影响区域,巷道顶底板和两帮移近量大。在现场调研、巷道顶底板岩层结构分析及实验室试验的基础上,提出了在原支护参数不变的情况下,进行围岩注浆加固措施。采用FLAC数值软件对注浆前后的围岩加固效果进行了对比分析。结果表明:只进行锚杆+喷层+锚索支护时,围岩变形速度和变形量都较大,"围岩-支护"共同体呈松散破坏状态。采用注浆加固和锚杆+喷层+锚索的联合支护方式,围岩变形得到了有效控制,顶板最大下沉量140 mm、最大底鼓量80 mm、两帮最大移近量为125 mm。     

顶板破碎围岩巷道“锚护喷注”一体化支护技术研究

针对顶板破碎围岩巷道成型难,容易出现顶板镂空、离层及下沉等问题,对运输巷进行钻孔窥视,实测基本顶全破碎,顶板松动圈范围约5.0m;巷道变形破坏的主要因素为巷道围岩强度低、顶板破碎岩体范围大及不合理巷道支护参数;为改善巷道围岩结构,拟采用"锚护喷注"一体化支护技术,即超前注浆、巷道喷浆、加长锚索和滞后注浆相结合的围岩加固技术;通过数值模拟进行支护校验,结果表明改进后的支护方案,其巷道塑性区范围和变形量都显著减小,"锚护喷注"为一体的巷道围岩加固技术具有可行性;通过现场工业性试验,顶板和两帮的变形量及顶板离层量均较小,顶板破碎岩体得到了有效加固,围岩控制效果较好。     

深井高应力破碎软岩巷道过断层支护技术研究

针对深部软岩破碎巷道遇断层后,巷道围岩变形量增大、易造成顶板垮落、底鼓变形破坏剧烈等问题,对高应力软岩巷道过断层支护机理进行了研究。通过采用数值模拟与现场实践相结合的方法,确定“金属网、U型钢拱支架、喷浆、注浆和锚索”的综合支护方式。应用结果表明,巷道顶底板和两帮的变形量大大减小,有效控制了深部高应力破碎软岩巷道的大变形和底鼓,保证了巷道围岩稳定。     

小回沟煤业构造带大变形巷道围岩加固技术

针对小回沟煤业2204运输巷掘进过构造带围岩变形破坏严重的问题,分析了巷道围岩的破坏原因,提出了“底板注浆锚索+巷帮分次注浆+巷帮预应力锚索”的联合支护方案。现场应用结果表明：巷道掘进通过背斜轴部后,围岩变形在30 d后趋于稳定,其顶底板最大移进量为140 mm,两帮最大移进量为160mm,整体变形量较小,加固方案能够及时有效地控制围岩变形,满足矿井安全高效生产需求。     

深井中等稳定顶板沿空留巷锚注切顶支护技术研究

为解决深井高应力沿空巷道围岩变形大、支护困难的问题,以孙村煤矿2216工作面地质和开采条件为背景,采用数值模拟软件FLAC3D建立计算模型,分析比较了采用普通锚索、普通锚索+巷旁切顶和注浆锚索+巷旁切顶3种支护方案时,深井高应力沿空巷道围岩应力和变形破坏规律。研究结果表明:与前2种支护方案相比,采用注浆锚索+巷旁切顶支护方案时,顶底板及两帮变形量分别减小了22.2%和19.8%,实体煤和巷旁单体支柱受力分别降低了13.5%和77.8%,控制围岩效果更好。现场试验验证表明,2216工作面回风巷采用注浆锚索+巷旁切顶方案进行改进支护后,第1个工作面回采结束时,顶底板和两帮最大移近量分别为270 mm和120 mm;下个工作面推进至测站位置时,顶底板和两帮累计移近量分别为533 mm和171mm,围岩变形得到了有效控制,可较好地解决该类巷道支护问题。     

复合顶板大跨度开切眼联合支护技术研究

为解决大跨度复合顶板开切眼顶板破碎、两帮收敛严重、支护困难等问题,以邱集煤矿1102工作面开切眼为研究对象,基于压力拱理论对巷道围岩变形规律进行分析。计算得出1102工作面开切眼压力拱的拱高为3.77m,两帮破坏范围为2.26m,并对支护参数进行设计,确定掘进过程中使用"吊环吊梁+顶锚索+帮锚杆+金属网"联合支护形式。最后,通过数值模拟计算得到,开切眼顶板、底板和两帮的最终收敛量分别为39.65,16.89,35.40mm,顶锚索和帮锚杆均未发生断裂现象。数值模拟结果和实践证明,该支护方案能够较好地控制复合顶板大跨度开切眼的围岩收敛,使顶板和巷帮处于稳定状态。     

邢东矿深部巷道围岩支护技术

为解决邢东矿-980 m深部大巷围岩支护难题,运用钻孔窥视仪及表面位移观测方法对大巷围岩结构及顶底板、两帮移近量进行观测,可知,巷道围岩破碎,表面变形量大,底板变形严重。研究表明:巷道围岩高应力、支护结构不合理等共同导致巷道围岩破坏变形,通过力学计算分析得出环形支架具有较强的承载能力,提出采用环形支架进行整体支护、底板组合锚索注浆加固支护技术,并结合锚喷支护技术共同形成复合支护技术。现场工业性试验的结果表明,该技术能够较好地起到支护和防治底鼓的作用,控制巷道围岩的持续变形。     

富水条件三软煤层沿空巷道支护设计优化

针对小屯煤矿沿空巷道顶底板岩性松软、沿空煤柱浸水失稳、围岩持续大变形等问题,通过现场围岩变形监测和拉拔试验,分析原有支护条件下围岩的变形特征和破坏原因,并对支护方案进行优化,提出"两帮中空注浆锚杆(锚索)高强预注+顶板高强全锚+底角注浆加固"的支护方案。经现场工业试验巷道的底鼓量、顶板下沉量和两帮移近量分别减少了38%、77%、40%,优化后的支护方案有效地控制了巷道围岩的变形破坏,保证了沿空巷道的稳定性,取得了良好的支护效果。     

高水平构造应力巷道围岩稳定性数值模拟分析及控制

为了解决高水平构造应力条件下巷道围岩易失稳的难题,采用数值模拟的研究方法,分析了两种支护形势下巷道围岩响应特征,提出了巷道底板采用锚索束注浆加固的治理方案,并结合数值模拟进行现场工业性试验。结果表明:巷道围岩原支护方式对巷道的顶板及两帮起到较好支护效果,但巷道底鼓量较大;在进行底板锚索束注浆加固支护后,顶底板累计移近量为142mm,两帮的移近量为123mm,较原支护围岩断面整体收缩减小48%左右,底板锚索束整体补强作用显著,能够有效控制巷道底鼓增大趋势,保证了巷道围岩的完整性和稳定性。     

高应力软岩巷道过断层支护技术研究

针对软岩巷道遇断层后,巷道围岩出水、变形量加大、施工困难,易造成顶板垮落、漏顶安全事故的严重问题,对高应力软岩巷道过断层支护机理进行了研究。通过采用数值模拟与现场实践相结合的方法,确定锚网喷+29U型钢棚+浅、深部大孔径深孔注浆锚索+底板锚索梁加固+底板开卸压槽的综合支护方案。工程应用表明,顶底板及两帮移近量大大减小,巷道支护效果良好。     

台头前湾煤矿富水顶板巷道围岩控制技术研究

针对巷道顶板富水造成的围岩强度低难以支护的问题,以台头前湾煤矿2S202运输顺槽为工程背景,采用现场实测、室内实验及数值模拟相结合的方法,对富水顶板下的巷道围岩控制技术展开研究,发现顶板为弱胶结岩体,遇水易膨胀变形。基于此提出了“锚索保水注浆+布置巷道疏水孔+锚喷支护”的围岩控制方案。采用该技术方案后,巷道顶底板最大移近量约为50 mm,两帮最大移近量约为40 mm,围岩变形量较小,效果良好。     

软岩巷道围岩控制数值模拟

赵固二矿软岩巷道变形严重,采用数值模拟软件FLAC3D,对工钢棚+喷浆+注浆支护下的巷道围岩应力、位移特征和塑性区范围进行了计算分析。结果表明,随着侧压系数地增大,围岩位移、应力和塑性区范围都有增大的趋势,且塑性区由巷道两帮向顶底板转移。现场试验结果表明,采用工钢棚+喷浆+注浆支护,巷道两帮移近量和顶板下沉量分别为145和112 mm,围岩控制效果较好,为类似条件下的巷道支护提供了参考依据。