管棚注浆法在软弱围岩开挖中的应用

管棚法是地下结构工程浅埋暗挖时采用的超前支护技术，其实质是在拟开挖的地下隧道或结构的衬砌拱圈隐埋弧线上，预先钻设惯性力矩较大的厚壁钢管，起临时超前支护作用，防止土层坍塌和地表下沉，以保证掘进和后续支护工艺安全运作。当遇到流塑状软岩地层或岩溶严重流泥地...     

急倾斜异形双下口煤仓施工技术

针对黑龙关煤矿二水平煤仓断面结构变化大、双下口的特点,在总结分析目前煤仓施工技术的基础上,结合工程实际,指出了采用十字中线法定位技术解决煤仓掘进过程中激光指向定位技术在复杂条件下的局限性,提出了采用椭圆形拱圈技术解决仓筒模板支护的准确定位问题,并对掘进、支护等施工工艺进行了详细介绍。     

巷道变形的均匀性控制及综合治理研究

针对现有巷道支护参数设计没有根据岩性的变化适时改变,导致支护结构与岩体强度耦合性差,巷道变形破坏不一致的问题,分析了均匀性承载控制以及深浅区协同控制机理,据此提出综合治理的方法,包括底板反底拱与全断面U型棚双拱圈层承载控制、底角锚杆控底、注浆加固技术,对变形破坏严重区域进行针对性治理,保证巷道畅通满足设计要求,为矿井安全生产提供有力保障。     

软岩条件下大断面交岔点施工工艺及支护对策研究

针对传统大断面交岔点施工支护设计方法和施工过程中的不足,通过对工程地质条件和软岩巷道变形破坏的机理进行综合分析,提出了"锚网喷+锚索+反底拱"支护设计方案。实践表明:大断面交岔点施工顺序为先施工小断面导硐,再扩掘至设计大断面;并采用光面爆破、及时支护、施工反底拱地坪形成封闭应力承载拱圈等施工工艺最大限度地发挥了围岩的自承能力,有效控制大断面硐室变形,为矿井的安全高效生产创造了条件。     

随机参数下棚式巷道支护结构可靠性分析

针对随机参数下巷道的支护结构可靠性问题,采用数值模拟方法对此问题进行了研究,具体通过编程建立相关支护结构模型,考虑支护结构参数以及所受载荷随机性的影响。采用Monte Carlo法计算随机参数支护结构最大应力的概率分布,得到不同随机参数对巷道支护结构可靠性的影响。     

近地表条件下平斜井巷道衬砌结构研究

由于巷道围岩力学性质不佳、初期支护所采用的衬砌截面较薄等因素,处于不良地质条件下的巷道在二次支护之前经常会产生变形,既影响施工进度,又危及施工人员安全。基于上述问题将近地表条件下巷道初期支护衬砌结构简化为两铰拱,利用结构力学原理推导了拱脚为活动铰半圆拱拱圈弯矩及轴力计算公式。以新疆伊犁煤矿一号矿井回风井为工程背景,采用FLAC3D软件对伊犁煤矿巷道开挖后的初期支护进行数值模拟。结果表明衬砌厚度、围岩级别对衬砌半圆拱内力分布有很大影响：当衬砌厚度及围岩强度级别都减少时,半圆拱拱脚处弯矩及轴力呈同步下降的趋势|半圆拱弯矩最大值在衬砌拱脚厚度为拱顶厚度1～1.5倍之间波动最为剧烈,在衬砌拱脚厚度进一步增长后趋于平稳。当衬砌厚度不足、围岩强度水平较低时,围岩弹性抗力对半圆拱拱脚轴力影响更大,表明活动铰计算方法更适合此种力学环境下的内力计算。     

型钢混凝土结构在破碎围岩洞室支护中的应用

以五轮山井田浅埋斜井为工程背景,分析了浅埋强风化洞室围岩变形机理,并将U型钢混凝土组合结构应用于浅埋强风化地下洞室支护设计中,提出了U型钢混凝土组合结构受弯承载力计算方法;同时考虑围岩荷载、卡缆预紧力和支架缩动等3个因素对U型钢可缩性支架内力的影响,对支架内力进行了计算。计算结果表明:U型钢混凝土组合结构可大大减小拱圈的厚度,有效增加地下洞室的净空间。     

基于内外承载结构的高应力软岩巷道支护方案优化

高应力软岩赋存的巷道支护难度大,需对支护参数进行优化确保巷道的稳定。建立了圆形巷道内、外承载结构相互作用的分析模型,提出内外承载结构联合支护研究思路。采用YTJ20型岩层探测记录仪和PHD-2型多功能超声波检测仪,确定顶板和两帮的松动圈深度分别为3 m和2.8 m。采用钢带、金属网配合锚杆支护提高内承载结构的稳定性,采用加长锚杆支护密度提高外承载结构的支护强度,进而使得内外承载结构具有更强的支护能力。巷道变形监测表明:支护参数优化后巷道围岩支护效果良好,可满足回采工作的需要。     

缓倾斜中厚煤层软岩巷道无煤柱开采巷旁支护

本文介绍了松藻打通一矿在厚煤层综采工作面回风巷巷内支护采用锚、网、梁结构,巷旁支护采用墙体结构的软岩巷道支护经验。实践证明这种支护形式效果行之有效。     

深部高应力软岩巷道二次支护技术研究

某矿31采区底联巷为深部高应力巷道,巷道掘出一月即产生严重变形,对其采用二次支护锚索喷支护,二次支护对支护承载结构的薄弱部位进行结构补偿,数值模拟分析结果表明:二次补强支护显著提高了巷道支护承载结构的稳定性,31采区底联巷采用二次支护后的位移观测结果表明,二次锚网索支护技术在深部软岩巷道中支护效果良好。     

深部软弱破碎复合顶板煤巷稳定控制技术

针对深部软弱破碎复合顶板矩形断面煤巷易冒顶、大变形、难支护等特点,基于锚杆和锚索支护理论,提出了兼具组合梁和组合拱承载效应的梁-拱锚固承载结构,分析了梁-拱锚固结构的几何特征,揭示了不同锚固参数条件下梁-拱锚固结构的形成过程及演化规律,反映了不同支护形式下煤巷顶板的锚固结构效应。采用FLAC~(3D)模拟研究了4种支护技术方案条件下深部软弱破碎复合顶板煤巷围岩位移与塑性区损伤扩展演化规律,揭示了不同支护技术方案对矩形断面煤巷围岩的控制效果,验证了采用基于梁-拱锚固结构的深部软弱破碎复合顶板矩形断面煤巷支护技术方案的合理性,并进行了井下工业性试验。监测结果表明,采用"梁-拱锚固结构"支护技术方案有效地控制了深部软弱破碎复合顶板煤巷离层与大变形,维持了深部软弱破碎复合顶板煤巷围岩与支护结构的稳定及安全。     

深部软岩煤巷底鼓控制技术

为解决胡家河煤矿井底水仓底鼓变形严重的问题,通过室内物理相似材料模拟试验,得出了围岩应力高、底板岩性差以及底板未采取支护是导致巷道底鼓严重的因素。基于塑性圈理论及提高底板强度和整体支护结构体稳定性角度出发,采用锚网喷砌碹＋反底拱＋底锚杆＋钢筋网综合支护技术控制巷道底鼓变形。巷道表面位移观测结果表明：采用该综合支护技术后,巷道两帮累计移近量不超过10 mm,顶底累计移近量不超过12 mm,有效地解决了井底水仓的底鼓问题     

铜瓦门大桥中承式钢管拱拼装施工技术

铜瓦门大桥位于浙江石浦港铜瓦门海峡上，主跨为238m的中承式钢管混凝土提篮拱结构，在目前国内同类型桥梁中跨径最大。主拱为桁架式双拱肋，钢管拱纵向分13段制造，采用无支架缆索吊机安装，钢绞线斜拉和扣挂施工。介绍了拱肋分段悬拼的施工方案、主要工艺，以及笔者的体会和建议。     

三软煤层底板岩巷变形分析与加固技术

基于料石砌碹拱形支护的三软煤层底板岩巷易发生变形,为有效控制软岩巷道变形量,减少巷道维护次数,通过对米村煤矿-150 m水平水仓硐室围岩物理化学性质分析、地质构造和原支护形式及巷道破坏特征分析,分析了巷道失稳的主要原因,基于巷道围岩松动圈支护理论和软岩工程支护原则,提出了适合于软岩巷道的锚网索＋喷浆壁后注浆＋可缩性U型钢支架的联合加固技术,经连续3个月的巷道变形监测,巷道帮部最大水平位移37 mm,顶底板最大移近量52 mm,此联合加固技术能有效控制软岩巷道变形。     

斜井穿越流砂层支护结构承载特性分析

采用数值模拟及现场实测相结合的方法,对斜井穿越流砂层支护结构承载特性进行了分析,结果表明,混凝土强度与结构厚度对支护结构的极限承载力影响明显,底拱半径次之;存在合理的边墙高度可使结构极限承载力达到最大;配筋率达到一定值后对整体承载影响不明显。支护结构极限承载力与混凝土强度、结构厚度呈线性关系,与底拱半径呈二次关系,与边墙高度呈三次关系。研究结果不仅对斜井的安全施工具有指导意义,而且可为斜井支护结构的设计提供依据。     

宜昌市北海路隧道塌方处理技术

通过宜昌市北海路隧道塌方处理施工的实例，分析了造成塌方的原因，提出并实施了钢拱架、锚喷网复合支护结构塌方处理方案，并对塌空区的回填方案进行了比对，优选泵送陶粒砼加固的新工艺，取得了较好的回填加固效果。通过监控量测成果分析证明了采用陶粒砼工艺大大减轻了回填砼的质量，从而减小了对钢拱架支撑、锚喷复合支护结构的压力，确保回填砼及钢拱架支撑、锚喷复合支护结构的稳定性，确定二次砼衬砌施作的时间。     

逆断层影响区域破碎巷道稳定性控制对策分析

福建马坑铁矿中矿段区域矿体受到贯穿逆断层影响,近断层区域岩体稳定性较差,从而导致巷道支护难度大、多次返修等问题。针对该问题,通过采用现场超声波测试,利用波速梯度最大数值作为松动圈范围判别准则,确定该巷道的松动圈范围1.6m~1.8m;结合现场踏勘、岩体质量分级与理论计算结果,提出近断层区域巷道支护方案,即树脂锚杆+金属网+喷射混凝土+钢拱架联合支护方式,树脂锚杆长2.5 m,锚杆间排据均为1.2 m,喷射混凝土厚度为100 mm,采用数值模拟方法,进行支护参数优化方案与现场支护方案对比,模拟结果显示,优化的支护方案可控制围岩变形,提高围岩自稳能力,具有良好的支护效果。     

浅埋煤层采场围岩力链演化规律及工程应用

浅埋煤层回采过程中,矿山压力显现剧烈,压架事故时有发生。针对回采过程中易突发剧烈的矿压现象,系统研究了煤层围岩力学特征及支护结构的受力状态。首先采用颗粒元计算软件模拟分析采场围岩力链演化特征,随后分别建立了覆岩强力链拱失稳前、后力学模型,工作面支架受力模型,推导出强力链拱迹线方程,获得强力链拱在失稳前、后支架荷载的计算表达式,并在此基础上结合现场实测对工作面支架荷载进行了分析。研究结果表明:煤层开挖前,煤岩体受力架构由力链网络组成,围岩的承载作用主要来自于强力链,广泛分布的弱力链仅对围岩起辅助承载作用;煤层开挖后,强力链集结成束形成力链拱,力链拱是承载采场上方煤岩体重量的主要力系,工作面支架仅承担位于强力链拱下方的煤岩体重量;且随工作面的推进,强力链拱不断调整,先后经历了"形成—扩展—稳定—破断"的动态演化过程。随强力链拱拱顶的不断发育,当其承担荷载超过自身强度极限后便会失稳破断,导致剧烈的矿压现象,工作面支架荷载大幅增加,强力链拱的失稳断裂是工作面产生强动载现象的本质原因。研究成果合理解释了浅埋煤层工作面突发的剧烈矿压现象,为煤层的安全高效开采提供借鉴。     

综采工作面两巷巷道断面对支护效果影响的研究

针对新华一矿原先综采工作面两巷锚杆支护断面形式为矩形或梯形断面,顶板易产生离层,顶底板移近量较大状况,改后采用拱形断面的锚杆支护(顶部挑成拱形,围岩与锚杆、锚索一起形成组合拱),拱部的应力向两帮转移,同时两帮的应力对顶部有一个夹紧和拱托作用,加上围岩周边的锚杆锚索的加固作用,形成一个较稳定的组合拱,受力结构较为合理。实践证明,煤巷拱形断面锚网索支护形式具有很好的支护效果,可以有效降低劳动强度及支护成本,大大提高安全系数,为工作面快速推进创造良好条件,是一种理想的支护方式。