上下煤层开采软岩巷道失稳机理与控制技术

为了揭示矿井上下煤层开采软岩巷道的失稳机理,并寻求有效的围岩控制技术,对上下煤层开采软岩巷道围岩的变形破坏特点进行了现场调查,通过数值模拟研究了上覆、下伏以及上下煤层联合开采对巷道围岩稳定性的影响,并提出了由初次锚网喷支护和二次锚注支护组成的动态叠加耦合支护技术方案。研究结果表明:上下煤层开采软岩巷道失稳主要是由岩性、地应力、采动应力、支护结构与参数等几个方面因素综合作用的结果。工程应用实践表明,所提出的支护方案有效地控制了巷道变形。     

禾二矿大变形软岩巷道耦合支护技术研究

禾草沟二号煤矿主采煤层为3#煤层,巷道围岩破碎,围岩层状节理裂隙发育,顶、底板皆为粉砂质泥岩。禾二矿在大变形软岩巷道支护中仍采用传统巷道支护方法,对禾二矿的安全生产及接续构成了威胁。以实验室实验、理论分析及现场工业试验为基础,采用大变形软岩巷道耦合支护技术,取得良好效果。     

复合软煤岩大变形煤巷快速掘进技术研究

伊犁四号矿井21-1煤层为背景,采用理论分析、数值模拟等方法对软岩煤巷围岩变形规律和围岩力学特征进行分析研究。研究结果表明:伊犁四号矿井21-1煤层采用优化后的支护结构及支护参数,可以有效地控制巷道围岩变形,保证了巷道围岩的稳定,将围岩变形有效地控制在合理的范围之内。     

大倾角煤层回采巷道锚杆支护的数值模拟分析

大倾角煤层回采巷道围岩变形与破坏有其独特性,存在非对称变形与巷道围岩受载不均匀性。论文应用FLAC2D对大倾角煤层回采巷道在不同参数条件下的锚杆支护进行了数值分析,得出了不同支护参数下巷道围岩矿压显现规律,为大倾角煤层回采巷道进行锚杆支护设计提供了理论依据。     

基于有限元法的煤矿掘进巷道受力分析

煤矿巷道在掘进后要及时采取支护,否则巷道会产生变形或破坏,支护方式的选择主要由煤层及围岩的地质条件决定,由于煤层地质条件情况复杂且各矿的煤层地质条件不同,没有标准成熟的地压计算方法,因此,采用有限元法对矿井巷道围岩进行受力分析,以阳煤集团某煤层掘进巷道为研究对象,通过调研其相关地质参数,应用有限元建模软件Design Model与有限元分析软件ANSYS对煤层巷道及围岩在掘进无支护状态下巷道所受到的应力与变形进行分析,分析结果为后期巷道的支护方式及支护结构的选择提供参考。     

三软煤层全煤巷道支护技术研究

从软岩的特性、三软煤层巷道围岩的破坏机理入手,结合嵩山煤矿的实际情况,提出采用刚柔复合支护方法对巷道进行支护,即在支护体内设置柔性层和刚性层,柔性层释放初期高应力,刚性层控制有害变形;在受力集中的顶底角采用叠加支护,使巷道整体变形耦合。经现场试验及围岩变形观测分析,该支护方式能够有效控制巷道的强烈变形,降低巷道维修成本,从而解决三软煤层巷道支护困难的问题。     

软岩巷道锚杆支护研究新进展

以大量实测资料为依据，分析了国内外软岩巷道锚杆支护的技术现状和特点。通过定量分析，认为我国目前软岩巷道锚杆支护的主要技术问题是锚杆支护系统支护强度不够。考虑软岩巷道围岩变形特点，提出我国发展软岩巷道锚杆支护的技术关键是：提高系统强度以控制围岩变形，提高支护系统柔性以适应围岩变形。其中提高支护系统强度控制围岩变形更为重要最后，提出了我国发展软岩巷道锚杆支护的技术途径。     

急倾斜煤层巷道软底围岩变形破坏规律研究

急倾斜煤层巷道的支护一直是困扰煤矿安全生产的问题之一。在急倾斜煤层巷道中,尤其是对于软底巷道的处理尤为困难。为找出适用于急倾斜煤层巷道软底的支护方法,以煤矿急倾斜煤层软底巷道为研究对象,借助于实验室相似材料模拟实验,结合急倾斜煤层巷道变形规律的理论分析,就急倾斜煤层巷道软岩底板围岩的岩层位移等进行了全面的分析。得出急倾斜煤层巷道软底围岩破坏变形的基本规律,为我国开采急倾斜煤层软底巷道提供一定的科学依据。     

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。     

软岩巷道离壁支护

人们对软岩巷道支护做了大量工作,从加大支护强度或改变(石旋)体几何形状到允许围岩产生一定量变形而释放围岩应力,推动井巷支护工艺的改革和发展,但还未能从根本上解决支护问题。目前国内外从软岩支护理论与实践,探讨硬克硬支护改为以软克硬支护,或说以刚克刚改为以柔克刚。即在受控制条件下允许围岩产生少量变形,然后再加大支护强度,控制巷道变形。不管支护方式和支架材料如何变化,其结果都是用支护抗     

穿断层巷道围岩破坏特征分析及其控制技术研究

以常村煤矿12~#煤层307盘区集中轨道上山穿越断层破碎带围岩控制为工程背景,根据巷道穿过围岩的岩性和破坏特性,将12~#煤层307盘区集中轨道上山穿过的断层的岩层初步分为Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ三大类,支护时选其中强度最低的Ⅴ类岩(粉砂质泥岩)为支护研究对象。通过结构补偿锚索将钢支架-锚索进行耦合支护,形成一个支护整体来控制围岩的变形,发挥主-被动支护各自的优点。工业实践表明:所采用的支护形式能够断层破碎带的围岩的变形,达到设计要求。     

某矿三软煤层顺槽支护技术的探讨

从软岩的特性、三软巷道围岩的破坏机理入手,结合实际地质条件,提出刚柔复合巷道支护方式,即在支护体内设置柔性层和刚性层,柔性层释放初期高应力,刚性层控制有害变形;在受力集中的顶底角采用叠加支护,使巷道整体变形耦合。经现场试验及围岩变形观测分析,该支护方式能够有效控制巷道的变形,降低巷道维修成本,解决了三软煤层巷道支护困难,为相似条件下的巷道支护提供了借鉴。     

走向顺层软岩巷道非对称锚网索支护优化研究

以贵州省遵义县某煤矿走向顺层软岩巷道为工程背景,采用巷道变形量现场实测、数值模拟等方法,分析了倾斜、急倾斜煤层附近的走向顺层软岩巷道变形破坏特征,提出非对称锚网索联合支护方案,确定了支护设计的基本参数。工程实践表明:在应力分布不均且松软复杂围岩条件下的走向顺层巷道中,采用非对称锚网索联合支护可较好地控制巷道围岩稳定。     

基于软岩巷道围岩分类的支护方案优化

针对软岩巷道难支护等问题,综合分析围岩稳定性影响因素及软岩巷道围岩控制理论,建立了软岩巷道围岩稳定性综合分类表及支护参数取值建议表;采用FLAC3D数值模拟软件,揭示了不同围岩类别的巷道在不同支护设计下围岩塑性区演化规律及变形破坏特征,优化各类围岩支护方案。根据软岩巷道围岩综合分类表及支护参数取值建议表,提出了穿脉运输巷支护与修复加固技术方案;现场监测结果表明,修复加固方案能有效控制巷道变形,该围岩分类表及支护参数取值建议表在软岩巷道支护设计与施工中具有较好的工程应用价值。     

不同煤层倾角锚杆支护巷道围岩受力特征物理模拟研究

为了研究煤层倾角变化对锚杆支护回采巷道围岩力学特征的影响,结合淮南矿区大倾角煤层开采地质和技术条件,应用自制相似材料模拟旋转试验架,建立了煤层倾角为0°,30°和45°的锚杆支护回采巷道的相似材料模拟模型,系统分析了不同煤层倾角锚杆支护回采巷道围岩应力、变形和破坏特征。随煤层倾角增大,巷道围岩应力分布和变形的非对称性特征更加明显;倾角越大,巷道围岩的整体稳定性越差。研究得出顶板、高帮和底板是大倾角煤层实体煤回采巷道围岩稳定性控制的关键部位,揭示了煤层倾角变化对锚杆支护巷道围岩力学特征影响的作用机理。工程应用表明,大倾角煤层回采巷道围岩稳定性控制的关键是根据巷道围岩非对称结构特点和围岩力学特征的非对称性,采用非对称锚网索组合支护,并不断改进支护材料、优化支护参数、加强施工工艺和质量管理。     

高应力“三软”煤层回采巷道围岩破坏机制及控制研究

为明确高应力"三软"煤层回采巷道围岩破坏模式和支护失效机制,以船景煤矿典型"三软"不稳定煤层1171综采工作面回采巷道为工程背景,通过室内及现场实验、现场观察监测和理论分析相结合的方法对巷道围岩变形破坏进行综合分析研究。结果表明:巷道围岩破坏模式为高应力条件下的软岩流变大变形破坏模式;支护失效机制为高应力条件下软弱围岩在流变作用下松动破坏扩展剧烈,致使锚网索联合支护结构失效,进而导致围岩-支护承载结构丧失承载力;对于高应力"三软"煤层回采巷道,锚网索联合支护具有明显的局限性。最后提出以新型全长黏结锚固、全封闭护面、顶板多拱有序承载和围岩协同加固技术为核心的优化支护方案并在现场实验应用,结果显示优化支护段巷道围岩变形得到有效控制。     

保国铁矿软岩巷道支护方式的数值模拟研究

保国铁矿地下矿山软岩巷道围岩地质条件复杂,下盘围岩破碎,抗压强度低,遇水极易破碎、膨胀产生变形破坏,严重影响了矿山的开采和运输。为减缓该矿铁蛋山矿区地下开采过程中的巷道围岩变形破坏程度,提高地下工程的稳定性,保持矿山安全高效生产,对+35 m水平分段巷道进行变形监测,并采用FLAC3D软件进行数值计算,分析了保国铁矿软岩巷道在不同支护方案下,无底柱分段崩落法沿脉运输巷道围岩的位移与塑性区等情况。结果表明：在重点破坏区域采用多支护手段联合支护方案,可显著提高该矿软岩巷道围岩强度和承载能力,有效遏制动压软岩巷道破坏趋势。     

王洼煤矿软岩巷道变形破坏及支护对策

为了有效控制软岩回采巷道的变形破坏,对王洼1522-1工作面回采巷道进行了围岩结构、力学参数、岩石成分和现场监测分析。研究表明,巷道顶底板属遇水膨胀软岩,全煤巷道煤层内裂隙发育,端头锚固的长度对锚固支护的有效性差,难以形成有效的承载结构。现有支护条件下围岩应力不能保持平衡,巷道顶底板和两帮变形大,底鼓严重,满足不了软岩回采巷道围岩变形要求。在实验和实测的基础上,得到了软岩回采巷道的变形破坏原因,提出了全长锚固支护方式及合理参数,取得了良好的应用效果。     

大倾角软岩回采巷道围岩失稳特征及支护分析

通过对大倾角煤层软岩回采巷道失稳特征的理论分析,建立了大倾角煤层软岩回采巷道围岩失稳状态方程,结合耦合支护思路分析,提出了大倾角煤层软岩回采巷道耦合支护方案,并运用数值计算、相似模拟实验及现场支护试验监测对回采巷道耦合支护方案进行综合分析。结果表明:回采巷道顶板失稳呈弧形非对称破断,两帮失稳主要表现为三角形破断体剪切滑移,破坏严重处位于帮角上部,顶板偏中上部破断是围岩失稳诱发点,围岩稳定性与煤层倾角、剪切面长度及煤岩体物理力学参数有关。巷道支护后,沿煤层倾向围岩塑性破坏区较小,顶板离层量保持在合理范围内,提高两帮支护强度利于巷道围岩稳定。     

下伏开采软岩巷道底鼓机理与控制技术

综合运用现场实测、数值模拟与工程实践等手段,分析了磴槽煤矿下伏煤层开采软岩巷道围岩的变形破坏特点,揭示了下伏开采软岩巷道底鼓机理:下伏煤层采动使巷道底板成为碎裂结构,并致使巷道两帮产生收敛变形挤压底板;破碎的巷道底板在地应力和集中应力共同作用下向巷道内移动,形成底鼓。提出了由预留变形量、初次高性能锚网喷支护、锚注二次加固、底角高性能锚固与注浆加固组成的底鼓控制技术。工程应用效果表明,所提出的底鼓控制技术有效地控制了巷道底鼓,保证了巷道围岩和支护结构的稳定,可为其他下伏开采软岩巷道的支护设计与底鼓控制提供理论依据和实践参考。