深井高应力软岩巷道让均压加固技术研究

深井高应力软岩巷道支护难度较大,传统的支护方式难以控制围岩稳定。针对云驾岭矿深井轨道巷变形破坏特征及地质条件,通过理论分析,提出了巷道让均压支护理念,即通过让压环实现全断面锚杆、锚索受力均衡,设计了一次锚网索让均压支护和二次注浆加固的综合支护方案。现场工业性试验表明,拱形巷道拱肩部锚杆、锚索让压环首先让压变形,随后向顶部转移;锚杆让压极值为15t,锚索让压极值为18t。结果表明南翼轨道巷变形破坏得到了有效的控制。     

复杂松软岩层大断面马头门巷道破坏机理及组合支护技术研究

针对辛置矿马头门巷道断面较大,围岩应力分布复杂,易发生变形破坏的特点,根据现场实际情况,通过理论研究和数值模拟等方法分析了马头门发生破坏失稳的主要原因和锚杆索临时支护作用机理,提出采用主、被动组合支护方式对巷道全断面围岩进行加固和支护,使巷道顶板、两帮和底板加固的围岩形成整体加固拱,提高马头门围岩的承载能力。     

锚杆锚索联合支护在大断面不稳定围岩煤巷中的应用

本文以南阳坡矿408-2巷掘进工作面的支护为工程背景,在大断面回采巷道掘进工作面中探索使用锚杆+锚索联合支护形式。结果表明,锚杆+锚索联合支护方式巷道围岩变形过程较为平缓,围岩更快进入变形稳定阶段,能有效地保证巷道围岩稳定。     

双柳煤矿大断面运输顺槽的支护设计

对双柳综采工作面大断面运输顺槽的断面大小、围岩载荷、锚杆规格及支护形式等进行了分析.通过双柳矿33401工作面4600 mm大断面运输顺槽的施工实践,认为顶板采用锚杆-金属网-钢筋托梁进行联合支护、锚索补强支护,两帮采用锚杆-金属网-木托板进行护帮是合理、可行的.     

深部巷道不同支护形式的对比计算分析

为获得深部巷道的合理支护方法, 针对平煤四矿深部巷道, 采用ANSYS软件, 对被动支护、底板开放式锚杆组合拱支护、全断面预应力锚杆支护、关键部位加强支护等不同支护形式进行了对比计算分析。计算结果显示, 支护阻力大于0.2 MPa之后对巷道变形的控制作用较小, 仅通过提高被动支护阻力难以控制巷道变形; 与底板开放式锚杆支护相比较, 全断面预应力锚杆支护可显著减小巷道变形, 利于围岩承载结构的形成; 关键部位锚索支护可减小围岩应力集中程度, 同时使深部围岩承担荷载, 提高浅部围岩稳定性。综合分析得知, 对于深部巷道需采用强化支护结构强度、调动围岩承载能力、关键部位加强支护、全断面预应力锚杆支护等手段。     

基于自然平衡拱的巷道锚杆锚索支护参数优化与应用

针对色连一号煤矿4-1煤8107工作面煤层采高大及回采巷道易片帮的问题,结合该工作面回采巷道实际地质情况,提出采用锚杆锚索联合支护技术,基于自然平衡拱理论对支护参数进行计算,确定相应的支护方案,并在回采过程中现场监测顶板及两帮位移变化量。结果显示：回采过程中顶板最大沉降量为19.8 mm,两帮最大收敛量为26 mm,围岩基本处于稳定状态,验证了该回采巷道锚杆锚索联合支护方案的合理性和安全性。     

掘进巷道破碎顶板冒落区加固技术研究

针对夏店煤矿3120工作面回风巷道、掘进巷道局部区域破碎顶板易冒落、难支护的特点,分析了兼顾岩石自身承载力,梁形和拱形承载效应的梁-拱锚固支护技术,即采用低预应力等长锚杆与高预应力变长锚杆组合的梁-拱形支护方案。运用FLAC^3D研究了锚杆长度、锚杆间距、锚杆预应力对梁-拱支护结构的影响。结果表明：锚杆长度、布置间距是影响梁-拱承载效果的重要参数,当锚杆长度增加时,表现出明显的上位组合拱与下位组合梁的形式。锚杆间距增大时,梁-拱结构作用范围逐渐扩大,但应力区数值进一步降低。当长锚杆的预应力数值由小逐渐增大时,梁-拱锚固的结构效果逐渐明显。基于上述研究结果设计加固支护方案,现场监测表明：围岩两帮的位移量为31～57 mm,底鼓量为38～68 mm,顶板下沉量为15～25 mm,验证了梁-拱锚固支护方案的可靠性。     

大断面软岩巷道耦合支护技术研究

针对高应力强膨胀节理化复合型软岩巷道难支护的特点和国内几种软岩巷道支护形式存在的问题,对大断面软岩巷道采用锚杆、锚索拱形耦合支护技术,并对其特点、原理及其应用作了详细介绍。通过对第三系软岩大断面巷道的工程地质特征、变形破坏状况以及室内物化力学实验分析,采用锚杆、锚索拱形耦合支护先进技术,取得了良好的支护效果。随着采深的不断增加,锚杆、锚索拱形支护技术有广阔的应用前景。     

基于数值计算的断层群小断面巷道稳定性分析

为分析塔营煤矿过断层小断面支护方案的可行性,本文拟采用数值模拟的方法开展研究。根据矿方提供的现场工程实践数据设计巷道支护方案,并根据煤矿的地质和采矿条件建立数值模拟模型。在模拟过程中根据支护方案和采矿条件,分析巷道掘支后的巷道应力分布和锚杆锚索受力情况。从分析的结果可看出,设计锚网喷索联合支护方案,围岩应力得到改善,浅支撑层厚度较小,而深支撑层内围岩应力分布较均匀,充分调动了围岩的承载能力;小断面巷道处于3煤中,两帮变形较明显,顶底板围岩稳定性较好,顶板锚索受力合理,两帮部分锚杆接近极限荷载。     

大采高巷道围岩数值模拟分析与合理支护研究

为使谢桥煤矿1232(3)工作面回风巷道围岩得到合理的支护,利用数值模拟方法研究该巷道在受二次采动影响时围岩的应力分布和移动变形规律。研究结果表明,支护体系应具有一定的可缩性并与围岩形成一个整体以适应巷道围岩的变形。巷道支护采用锚杆+锚索+金属网+钢带+喷射混凝土联合支护方式,监测结果表明,巷道两帮最大移近量350 mm,顶底板最大移近量560 mm,满足工作面的安全回采要求。     

木棚支护条件下的旧巷道断面刷大工艺优化及锚固支护参数的确定

陕庄煤矿东回风大巷断面刷大工程为研究对象,采用FLAC3D数值模拟方法对原木棚支护条件下的巷道断面围岩应力分布、拆除木棚支护后的围岩应力重新分布、不同开挖步骤完成断面刷大后的围岩应力再分布特征、以及不同支护顺序进行比较研究.分析了刷大工程中顶板及两帮变形破坏特征,确立了先开挖顶板、后挖两帮的分步开挖方法及开挖过程中采取的分步支护措施等工艺优化方案.     

基于断面形状效应的厚顶煤巷道支护参数优化

针对厚顶煤矩形断面巷道顶板两侧肩角锚杆易剪切破断、顶煤易离层破碎等支护难题,以唐家会矿61201综放工作面运输巷为工程背景,通过数值模拟对矩形和直墙平顶肩角微拱形厚顶煤巷道应力分布特征进行了对比分析。结果显示:直墙平顶肩角微拱形厚顶煤巷道顶板两侧肩角无应力集中、顶帮煤体松动范围相对于矩形厚顶煤巷道均有所减小,尤其顶煤松动范围减小明显,说明直墙平顶肩角微拱形断面有利于厚顶煤巷道围岩稳定性控制。在此基础上,提出了相应的巷道围岩控制对策,并进行了支护参数优化,经过现场应用,不仅顶板两侧肩角未发生锚杆剪断现象,而且掘进期间顶板下沉量达到15 mm时就趋于稳定,回采期间顶底板累计移近量仅220 mm,两帮移近量仅150 mm,支护效果显著。     

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。     

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。     

复合顶板大断面煤巷围岩稳定性试验研究

为探讨复合顶板大断面煤巷围岩渐进性破坏机理,以晋城煤业集团赵庄煤矿为工程背景,采用石膏单元板等相似材料,进行了煤巷开挖掘进、锚杆与锚索一体化支护相似模型试验研究。研究结果表明：分级加载条件下,以泥岩和砂质泥岩为主的复合顶板大断面巷道围岩底臌严重,围岩两帮移近量相对较小,顶板整体下沉较大;围岩底臌属挤压隆起型,两帮属脆性压裂破坏,顶板破坏呈现出离层破坏特征;顶、底角处的围岩受到水平应力为主的双向应力,其破坏均为剪切型挤压破坏。     

复杂围岩大断面回采巷道底鼓控制研究

 底鼓是复杂围岩环境下巷道破坏的主要特征之一。采用有限差分软件FLAC3D对清水营煤矿110202工作面辅助运输巷道底鼓进行模拟,分析其位移、应力分布特征,得出其底鼓力学机理：巷道开挖后,在巷道顶板中形成拱形承载结构,上覆岩层重量通过拱形承载结构传递到巷道两帮,在两帮产生应力集中,在两帮垂直集中应力的约束下,底板受水平挤压作用形成主被动塑性区,当底板塑性区围岩压力大于围岩强度时,巷道底板发生应力失稳,产生底鼓。提出复杂围岩环境下巷道底鼓控制的“顶板—两帮—底板”系统结构支护方式,试验结果表明该支护方式取得了良好的底鼓控制效果,取得了显著的经济和社会效益。     

深部高应力双巷掘进巷道围岩稳定性及控制

内蒙古自治区葫芦素煤矿13号煤层埋藏较深,煤层处于高应力环境中,区段准备巷道采用双巷掘进的方式.针对辅助运输巷道围岩变形严重以及难以二次利用的问题,通过对巷间煤柱分别在不同阶段建立力学模型以及结合葫芦素煤矿的地质条件,对巷间煤柱留设宽度进行理论分析,最终确定该宽度应不小于35.57 m.结合获取到的覆岩物理力学参数,采...     

软岩煤层应力区巷道围岩控制措施

针对东翼胶带大巷在过断层应力区时出现顶板下沉、两帮移近量大、底板鼓起等现象,提出了“L型钢带+桁架锚索+矩形钢棚”联合支护顶板方案,对巷帮提出了迈步式JW型钢带支护方案。采取联合控制措施后,顶板最大下沉量控制在0.14m以下,两帮移近量控制在0.32m以下,未出现大面积底鼓现象。     

大埋深采准巷道围岩拱梁支护结构研究

以桑树坪2号井煤矿3303工作面大埋深采准巷道为背景,采用"拱-梁"结构模型对该巷道进行支护优化,借助FLAC3D数值软件对原支护和改进支护的支护效果进行对比分析。结果表明:改进方案不仅能够提高浅部顶板的稳定性,而且还能有效控制巷道围岩变形。锚索压缩拱承载作用下,巷道围岩竖向应力呈拱状形态,帮部锚杆的存在可以缩小巷道两帮破坏范围,表明顶板的有效支护有利于提高巷道围岩的承载能力。顶板上方围岩所形成的"拱-梁"结构模型,对大埋深采准巷道的支护作用有明显改善。     

不同水平应力作用下巷道围岩破坏特征的物理模拟试验

利用自行研制的YDM-E型采矿工程物理模型试验系统,通过相似材料模拟试验研究不同水平应力作用下锚杆支护巷道以及无支护条件下巷道围岩变形破坏特征.实验结果表明：随着水平应力的提高,巷道无支护情况下顶板呈现楔形冒落;锚杆支护巷道顶板呈现层状整体垮落,当水平应力加大到一定程度,锚固体全部垮落之后,锚固区外亦呈现楔形冒落;巷道底板出现剪切滑移破坏,破坏的外轮廓线呈反拱形;巷道两帮的破坏程度小于顶、底板的破坏程度.因此,高水平应力作用巷道围岩控制的重点在于控制巷道顶、底板.