下部煤层巷道锚杆与锚索变形能力匹配应用技术

为了解决大同矿区侏罗纪下部煤层巷道支护技术难题,通过采用合理调整锚杆与锚索预紧力的大小,实现二者变形能力匹配的方法,提高锚杆、锚索的耦合支护作用,增强围岩强度,维护巷道稳定。工程实例证明:给锚杆施加较高的预紧力,起到了高主动支护的作用,有效地控制了围岩的早期变形,而在安装锚索时,留有足够剩余变形量,在开采后期,锚索既能够适应开采动压引起的冲击变形,又能通过调动深部围岩的强度增加锚杆锚固层的强度,使巷道围岩始终保持了稳定状态,支护效果良好。     

巷道锚杆锚索协同支护数值模拟研究

基于锚杆、锚索协同支护原理,在围岩条件和锚杆、锚索其他支护参数一定的情况下,采用正交试验设计方法,运用FLAC3D数值模拟软件对锚索预紧力、锚索长度、锚索锚固长度3个支护参数对巷道围岩变形影响规律和它们之间的协同匹配关系进行研究分析。结果表明:影响围岩顶底板、两帮变形的主要因素是锚索预紧力,锚索预紧力的大小对巷道变形的影响最为显著,而锚索长度和锚固长度的影响相对较小;锚杆预紧力须和锚索预紧力协同配合,共同控制围岩的变形,预紧力为20kN的锚杆和预紧力为100kN的锚索在巷道顶底板变形控制中能达到很好的协同配合作用;巷道围岩顶底板和两帮的围岩稳定性控制的机理不同,需要采取的支护理念和支护参数也不同;锚索锚固长度对围岩位移变化的影响规律是锚索长度对围岩位移变化影响规律的侧面描述,呈负相关的关系。     

复合顶板动压巷道变形破坏机理与锚杆支护技术

薛虎沟煤矿为解决复合顶板巷道围岩控制和支护困难,通过理论分析、数值模拟并结合工程实践,对复合顶板巷道变形破坏机理及相应的锚杆支护技术进行了分析及应用。结果表明复合顶板动压巷道围岩变形破坏主要是锚杆支护的主动支护作用效果差,特别是复合顶板岩层节理裂隙发育程度高,会使巷道顶板的稳定性大幅降低;结合矿井实际地质条件,采用锚杆、锚索联合支护技术,提升了锚杆、锚索的预紧力,增强了联合支护的支护强度,提高了联合支护的主动支护效应,可有效控制复合顶板动压巷道围岩的变形破坏。     

霍尔辛赫矿井大断面煤巷锚网支护技术研究

从理论上分析了霍尔辛赫矿井大断面煤巷锚杆支护体系存在的问题,寻找影响锚网支护的关键因素,得出锚杆(索)的预紧力在支护系统中起关键性作用。采用数值模拟计算方法,分析锚杆预紧力、长度、间距、锚固方式、角度、钢带以及锚索预紧力不同时的应力效果。在霍尔辛赫开拓巷道和3201首采工作面巷道进行井下工业性试验并对锚杆(索)受力进行监测,得出高预应力强力锚杆锚索支护系统(锚杆预紧扭矩400N.m、锚索预紧力300 kN)可提高支护效果,有效控制围岩变形。     

山西杜儿坪煤矿压力显现巷道高预紧力锚杆锚索联合支护方案

杜儿坪煤矿井下压力显现时巷道易发生整体变形,锚杆支护强度无法满足要求,由此带来了一系列安全、经营、生产等方面的问题,综合分析认为巷道原支护方案的锚杆预紧力较小,无法及时有效地控制围岩离层、滑动、裂隙张开等非连续变形;锚杆的强度、结构与其附属件不匹配;现有的托板无减摩垫片和调心球垫等为导致锚杆支护失效的重要原因。在此基础上,经过对锚杆附属材料进行力学性能检测,以该矿73903轨道巷为例,提出了高预紧力锚杆锚索联合支护方案。研究表明:该支护方案以锚杆、锚索共同支护为主,锚索的深层锚固,扩大了锚固区范围,并对围岩施加了较强的预紧力,进一步提高了巷道顶板的承载能力,巷道围岩稳定性得到了有效控制(巷道顶板位移量小于100 mm,两帮变形量小于60 mm),巷道掘进效率得到了大幅提升,支护成本降低较显著,对于类似矿山有一定的借鉴价值。     

回采巷道顶板锚索预紧力的研究与应用

在阐述回采巷道顶板锚杆(索)与围岩相互作用的基础上,分析了锚杆与锚索在支护体系中各自的作用,指出锚索预紧力是影响支护效果的关键参数.通过分析锚索支护的特点,将回采巷道顶板简化为组合固支梁模型,运用莫尔积分求得了锚索所需要的预紧力.该研究对确定回采巷道顶板锚索预紧力具有一定的参考价值.     

张拉预紧式锚杆在深部巷道围岩变形控制中应用

2308运输巷围岩变形量大,补打锚杆效果不佳。矿井提出采用张拉预紧式锚杆对原锚杆重复预紧,通过3DEC7.0数值模拟可知,安装锚杆后巷道围岩变形量及裂隙发育数量显著减小,并与预紧力大小成正相关。通过监测两帮变形量可知,采用张拉预紧式锚杆支护效果优于补打传统转矩式锚杆,不仅提高了围岩稳定性,还减少了作业强度和支护成本。     

大断面煤巷变形协调控制参数优化及应用研究

大断面煤巷围岩变形控制参数设计已成为煤炭开采领域亟待解决的难点之一。根据王庄煤矿胶轮车大巷2的地质条件,采用FLAC^3D软件构建了数值计算模型,研究了不同锚杆锚索预紧力和锚杆数量对巷道围岩变形的影响规律。结果表明:锚杆、锚索预紧力分别控制在60~80 kN、200~250 kN能在围岩表面形成有效压应力带;顶板采用3根锚杆、帮部2根锚杆、锚索预紧力200 kN、锚杆预紧力60 kN的即时支护方案和顶板锚杆5根锚索3根、帮部锚杆3根锚索2根的后部跟进支护方案,能达到控制巷道变形的目标。     

不同支护结构对深部巷道围岩变形的时效分析

为合理选择深部软岩巷道的支护形式和支护时机,采用有限差分软件FLAC3D,考虑围岩强度的时效性,分别研究了锚杆锚索主动支护结构、U型钢和壳体被动支护结构及反拱加底板锚杆支护结构对深部软岩巷道围岩变形的控制作用。结果表明:因围岩强度的时效性,岩体之间作用减弱,锚杆、锚索等柔性支护结构调动岩体发挥承载作用的能力降低,围岩变形明显;巷道前期剧烈变形后,因锚杆锚索具有一定围岩自身承载能力,施加刚性支护可有效控制巷道变形;底拱和底板锚杆有利于改善底板围岩受力环境以及控制巷道围岩变形整体协调性;注浆是改善围岩变形时效性的有效手段。提出初期以高预应力、高强度锚杆等进行支抗与卸压,后期以刚性支护及注浆进行加固的巷道支护对策。     

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。