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。     

动压巷道组合锚索的“应力柱”效应研究

为有效控制动压巷道围岩变形较大、支护控制困难等问题，以山西某矿8102工作面为工程背景，通过现场调研、数值模拟、现场试验等手段，对动载扰动条件下组合锚索的支护效果进行研究分析，并在现场进行了工业性试验。研究结果表明:通过对在动压巷道顶板施加组合锚索的数值模拟得知，巷道顶板应力比较集中，并出现“应力柱”效应，巷道变形较小。结合现场工业性试验，在动压巷道顶板施加组合锚索，巷道变形破坏情况明显好于未施加组合锚索段；组合锚索可以有效控制动压巷道围岩变形破坏情况。     

高应力区域掘进巷道围岩稳定性分析

本文运用FLAC3D数值模拟软件对高应力区域巷道受力进行分析.以1209材料斜巷为工程背景,对其受采动影响造成巷道围岩变形情况进行初步探讨.改进支护方式,即巷道顶板采用锚杆锚索、两帮采用锚杆配合槽钢锚索支护,应用表明,巷道围岩处于稳定状态,围岩变形控制效果良好.     

麦地掌煤矿复合顶板切顶卸压与巷道围岩控制方法研究

针对复合顶板条件下工作面回采中存在的巷道变形严重、采掘接续紧张及煤柱资源损失问题,采用理论分析、数值模拟与现场监测相结合的方法对复合顶板切顶卸压与巷道围岩控制方法进行了研究。结果表明：对于复合顶板条件,基本顶未切顶部分所受拉应力大小与切顶高度及角度密切相关,两者需合理搭配才能达到良好的切顶卸压效果,确定合理的切顶高度与角度分别为9 m与15°,据此提出了复合顶板切顶前恒阻大变形锚索补强支护与工作面分区段临时加强支护方法。通过现场实践,顶板下沉量降低52.4%,两帮移近量降低57.5%,沿空巷道变形得到了有效控制,可为类似条件矿山提供工程指导与借鉴。     

大埋深梯形巷道围岩应力分布规律及支护优化

梯形巷道围岩的应力分布呈现非对称分布的特征,容易发生应力集中,引发巷道失稳破坏。以陈蛮庄煤矿3410工作面为背景,针对巷道变形量较大且破坏严重的情况,运用巷道围岩松动圈理论,分析了梯形巷道顶板应力分布特征,推导并计算了围岩塑性区最大半径,进而对现有回采巷道支护方式进行力学分析,验算当前支护下的支护强度。运用FLAC3D数值模拟研究揭示了当前支护条件下的围岩应力分布及变形规律,面对巷道底板底鼓、顶板蠕变、高帮局部滑移现象,基于原有支护提出补强支护的方案：在高帮中部偏上位置布置一根锚索,原有支护的锚索向下移动1 600 mm;在低帮增加锚索补强支护,且原有的锚杆、锚索更换为高强锚杆锚索,提高巷道围岩的承载能力。通过数值模拟验证了优化后的支护布置对围岩的控制效果显著,能够满足生产需要,有效控制了巷道围岩的变形与破坏。     

强动压高应力煤巷刷帮安全与支护体系

基于付村煤矿工程实践,采用大变形数值模拟对矿区3上402采场刷帮区的支护方案进行了优化设计。结果表明:采用预应力锚杆(索)综合加固方案能有效地抑制顶板变形,增加巷道围岩稳定性,保证工程安全;而在原巷道支护设计基础上,顶部补充锚索加固后再进行巷道刷帮,边帮位移可降低3 cm,锚索加固效果明显;补强支护方案下,刷帮引起的煤岩塑性区范围降小,塑性区在煤层中深度约5 m。根据开采强动压实际情况,将普通锚杆替换为让压锚杆后应用于实际工程,对支护效果进行了验证,监测数据表明补强支护设计合理有效。     

上行开采顶板煤巷围岩稳定性控制技术研究

针对淮南矿区煤层群上行卸压开采被保护层回采巷道围岩控制的技术难题,采用数值模拟和物理模拟方法研究了下部煤层卸压开采后项板巷道应力场和裂隙场时空演化规律,以及卸压开采动压影响条件下,复合顶厚度小于锚杆锚固范围、复合顶厚度与锚杆锚固范围相当、复合顶厚度大于锚杆锚固范围时巷道变形破坏规律,结果表明:下伏采动和巷道掘进形成的叠加应力决定巷道围岩应力分布和裂隙演化特征,锚杆支护能够优化围岩的应力场和裂隙场,保证围岩整体结构稳定;复合顶厚度大于锚杆锚固范围的巷道安全状况最差,巷道变形破坏最严重.在此基础上提出了保障顶板安全、加固两帮、强化关键区域、增大锚固范围的控制原则,给出了以新型“三高”锚杆为基础的立体式锚索梁承载结构组合支护技术,并成功应用于工程实践,取得了良好的支护效果.     

坚硬顶板切顶巷道变形特征及其控制方法研究

文章以山西某矿3104工作面切顶巷道为工程背景，采用理论分析、数值计算与现场监测相结合的方法对切顶巷道变形特征及控制方法进行了研究。结果表明：巷道实施切顶技术后，可以切断采空区顶板对巷道煤帮的应力传导路径，提高煤帮侧煤体的弹性模量及应力承载能力，降低煤体内部应力集中程度，增大巷道及工作面顶板卸压范围，有效限制巷道变形发展。据此提出了巷道顶板采用恒组大变形锚索、巷道煤帮侧采用无纵筋螺纹钢锚杆，以及巷道矸石侧采用“单体支柱+工字钢+金属网”加强支护的巷道变形控制方法。通过现场实践，切顶巷道顶板及两帮整体位移较小，保障了工作面切顶巷道的稳定性，可为坚硬顶板条件的矿山切顶巷道变形控制提供工程借鉴。     

厚硬顶板沿空留巷切顶参数优化及围岩控制方法研究

针对厚硬顶板沿空巷道切顶参数不合理导致的工作面悬顶及巷道围岩变形问题，文章采用理论分析、数值模拟与现场监测相结合方法对沿空巷道切顶参数优化及围岩控制方法进行了研究。结果表明：厚硬基本顶未切顶部分所受拉应力大小与切顶高度及切顶角度密切相关，原切顶参数无法满足顶板顺利垮落需求，需合理优化切顶参数；由此确定合理的切顶高度与角度分别为9 m与15°,并提出了巷道顶板“锚杆索+钢筋网+梯形钢筋托梁”补强支护及两帮“锚杆+可缩U型钢+金属网+单体支柱”联合支护方法。通过现场实践，优化后的切顶参数裂缝率达80%以上，沿空巷道围岩控制效果显著，保障了工作面安全高效回采。     

孤岛工作面强烈动压巷道支护技术研究

针对孤岛工作面两巷受强烈动压影响矿压显现强烈、支护困难的问题,以五阳煤矿7603孤岛工作面运输巷为工程背景,运用FLAC3D模拟软件,分析了相邻7605工作面回采后运输巷围岩应力分布规律和7603工作面回采阶段不同支护方式下运输巷围岩变形规律,确定了7603孤岛工作面运输巷采用高预应力强力锚杆锚索+帮部锚索补强的组合支护方案,并进行了现场应用。研究结果表明:采用高预应力强力锚杆锚索+帮部锚索补强的组合支护方案后,巷道支护强度明显提高,巷道变形量减小,巷道稳定周期明显缩短,较好地控制了巷道变形。     

郭屯煤矿动压沿空巷道破坏机理及支护控制

针对郭屯煤矿1103运输巷受采动影响围岩应力分布和巷道变形不均的问题,提出了预应力让压非对称支护方案。通过理论分析、数值模拟和工程观测,分析了动压巷道围岩破坏机理,并对锚网支护参数进行了研究,得出最佳支护方案,并应用于工程实践。结果表明:预应力让压锚杆在接近锚杆屈服极限前,能够迅速承受载荷,保证锚杆系统不发生塑性破坏;设计高强预应力锚杆的预应力为60 k N;顶板锚杆布置5根,帮部锚杆布置4根;锚索位置偏向于沿空侧。设计支护方案极大地改善了原有支护状态,控制了巷道围岩稳定,使应力分布非对称的巷道围岩控制在变形基本对称的范围内。     

高应力复合顶大断面煤巷支护参数优化研究

为解决高应力复合顶板工作面巷道支护维护难的问题,通过现场调查,对已有巷道围岩破坏原因进行分析,得出原有巷道支护方式和参数不具有针对性。结合巷道断面和顶板岩性相变大的特征及巷道破坏特点,通过调整巷道两帮支护的锚杆间距,增加了支护密度,根据复合顶板岩性不同,将顶板支护分为4种方案,分别布置具有针对性的锚索补强支护,同时增大了锚索直径,强化了锚索支护作用。采用FLAC数值模拟软件对巷道在优化支护方案下的应力分布和变形特征进行模拟分析,巷道变形量减少,整体稳定,验证了支护优化方案的合理性。经工程实践和支护效果观测表明,巷道顶板下沉量最大为137 mm,两帮移近量最大为365 mm,顶板深部最大观测离层值为14 mm,保证了巷道稳定性,达到了预期目标。     

承受二次动压巷道支护分析

根据现场实际发生的情况 ,对采用架棚支护、锚杆支护、锚杆支护矿用小锚索补强 ,3种不同支护形式的承受二次动压影响巷道支护参数、支护效果、巷道变形破坏情况进行分析 ,认为锚杆支护小锚索补强是承受二次动压巷道较为理想的支护方式     

基于地应力的巷道支护参数设计研究

围岩强度与地应力的关系是导致巷道破坏的重要影响因素。分析了锚杆支护与围岩应力的关系、预应力锚杆与围岩变形的关系,然后数值模拟分析了不同支护条件下围岩破坏情况和应力分布情况。数值模拟得出,构造应力场下,顶板在锚杆锚索联合支护下,巷道变形量很小,巷道支护效果良好,顶板离层现象基本消失。以某矿为例,对巷道进行地应力测试以及巷道支护设计,通过锚网喷联合支护,特别是对顶板进行加固,支护取到了良好的效果。     

孤岛工作面高应力区域沿空掘巷强力支护技术

针对成庄矿孤岛工作面高应力区沿空掘巷巷道围岩受力大、支护特别困难等问题,对高应力区沿空掘巷巷道围岩的变形情况及变形的原因进行了详细的调查与分析,运用数值模拟等手段分析了该巷道采用强力锚杆锚索支护系统巷道围岩的变形情况。结果表明高预应力强力锚杆锚索支护系统能控制巷道围岩的大变形;根据数值模拟的结果,将强力锚杆锚索应用到4310放顶煤工作面的4220副巷,巷道变形得到有效控制,顶板下沉量控制在200mm以内,两帮移近量控制在500mm以内,保证了巷道的安全,提高了经济效益。     

钱家营矿近距离煤层巷道破坏原因及支护对策

为了安全高效地开采钱家营矿深部近距离煤层,研究了近距离煤层回采巷道的变形破坏机理并提出相应的支护对策,通过现场调查和非连续变形分析(DDA)对钱家营矿近距离煤层运输巷的变形破坏机理进行了研究。结果表明:多次动压影响是造成近距离煤层回采巷道变形破坏的根本原因;而巷道两帮移近量大于顶底板移近量主要是由于矿区水平应力远大于垂直应力所造成的。通过DDA对原支护方案进行了优化分析,提出实施3根顶锚索支护方案,中间锚索是控制顶板位移,两边锚索是将上覆岩层应力引入到深部,底角锚杆控制底鼓。现场应用表明新支护方案能有效控制运输巷顶底板及两帮移近量;证实DDA方法将可为锚杆支护巷道的优化设计提供参考。     

新型中空注浆锚索及其在动压巷道中的应用

为了解决芦岭煤矿II82采区上山受剧烈动压影响、架棚支护效果差的问题,基于现场调研和锚杆轴力监测等手段,分析了锚索、锚杆的支护状况。结果表明:动压巷道中锚杆锚固力很容易衰减和丧失,52.6%的锚杆轴力都在40 k N以内;近70%的锚索出现锚具滑移的现象,使得锚杆锚索对U型钢支架的结构补偿效果差,架棚支护难以控制动压巷道的剧烈变形。为此,提出新型中空注浆锚索高压注浆加固破碎岩体,配合双层锚网喷支护控制巷道剧烈变形的方法,监测发现巷道在掘进30天后顶板基本趋于稳定,顶板下沉量为26 mm,两帮变形量72 mm,底鼓量不足100 mm,满足了现场使用要求。     

坚硬复合顶板沿空留巷围岩控制技术研究

通过对坚硬复合顶板切顶卸压沿空留巷顶板运动特征 的研究,明确了留巷顶板运动及应力演化规律,得到了顶板 覆岩荷载的传递机制.基于围岩结构演化特征,建立了留巷 顶板下沉量计算模型,确定顶板下沉量由坚硬顶板关键块旋 转下沉和顶板离层共同控制,给出了顶板最终下沉量的计算 公式,并提出了非对称支护的控制对策和锚索支护强度计算 公式.以邱集煤矿１１０２工作面坚硬复合顶板沿空留巷为研 究背景,借助 UDEC数值模拟软件,对巷道顶板位移与应力 变化进行计算.结果表明:切顶后的顶板悬臂梁具有越靠近 切缝竖向位移越大的特征,且顶板应力向深部转移,巷道顶 板无应力集中现象.据此设计恒阻大变形锚索＋锚杆＋单 体支柱的非对称支护结构,现场应用效果良好.     

坚硬厚层顶板切顶卸压自成巷恒阻锚索支护应用

为了控制塔山煤矿8304工作面在切顶卸压过程中巷道顶板的下沉变形现象,保证成巷过程及巷道二次复用期间顶板围岩的稳定性,在预留巷道顶板原支护的基础上采用恒阻大变形锚索对顶板进行补强支护。运用理论计算并结合现场实际条件,选用长度为9.3m,支护密度0.8根/m2的恒阻大变形锚索加固顶板。现场应用结果表明：巷道顶板下沉量较小,成巷效果良好,可以满足复用生产要求,说明恒阻大变形锚索能很好适应切顶卸压自成巷对巷道顶板的变形影响,也为其他类似条件下沿空留巷顶板支护提供一定参考。     

大断面交岔点顶板变形与加固控制技术研究

针对交岔点断面大,厚复合顶板,顶板淋水大等实际情况,模拟分析了交岔点巷道围岩变形及应力分布特征,得到在交岔点顶板受较大的水平应力,在交岔点岩柱上垂直应力最大．提出对交岔点项板采用化学加固封堵顶板水和锚索补强支护,能充分发挥锚岩支护体的整体承载能力．工程应用表明,对交岔点顶板采用化学加固和锚索补强支护后,有效地控制了交岔点围岩变形,取得了较好的技术效果．