密集钻孔作用下底抽巷破碎围岩控制技术研究

针对长平矿底抽巷受密集抽采钻孔扰动、水化和风化等因素影响而围岩膨胀破碎等问题,提出了“顶板全锚索支护+定点预注浆+喷浆”的联合支护技术。通过实验室测试、数值模拟和现场实测,得到了底抽巷围岩的物理力学特性,揭示了抽采钻孔对底抽巷稳定性的影响,验证了所提联合支护技术的支护效果。结果表明：底抽巷泥岩黏土类矿物含量高,受水影响显著;打设密集抽采钻孔使围岩变形量增加,在顶板为裸露泥岩区域影响最为显著;联合支护技术提高了底抽巷复杂多变顶板支护的有效性,具有良好的围岩防扰动、防风化作用,控制了围岩的变形与破坏,保障了底抽巷的安全稳定。     

马兰矿10505工作面低抽巷松散软弱围岩控制技术研究

文中以马兰矿10505工作面低抽巷松散软弱围岩作为工程背景,采用理论分析、现场实测等方法,分析了软岩巷道变形规律特征,基于此,提出了软岩巷道控制原则,形成了软岩巷道控制思路,开发了马兰矿10505工作面低抽巷松散软弱围岩控制技术:(1)围岩注浆+中空注浆锚索强化围岩形成高强度锚固体;(2)高强度护表+"三高锚杆"+预应力锚索二次强化围岩,促使浅部-深部岩体一体化;(3)混凝土厚喷层封闭围岩防风化+支护结构合理补偿。该技术成功应用于试验巷道,控制效果良好,可为类似软岩巷道、低抽巷围岩控制提供参考,具有一定指导意义。     

杜儿坪矿低位瓦斯抽放巷支护技术研究

针对杜儿坪高瓦斯矿井采区工作面Y形通风方式,开展低位瓦斯抽放巷支护技术研究。井下调研查明底抽巷存在锚杆锚索预应力偏低、锚索超长及帮顶联网脱节等设计缺陷;提出围岩条件、采动应力和地应力是影响其稳定的主要因素,据此设计底抽巷采用高预应力锚网索联合支护技术,数值计算及现场应用表明,采用设计方案底抽巷满足了两面瓦斯的抽采任务,为同类巷道支护提供了参考依据。     

九里山矿16071工作面底抽巷层位选择研究

基于九里山矿16071工作面采矿地质条件,通过现场观测得到了九里山矿底抽巷失稳变形破坏过程:喷体开裂、帮部错动外鼓、顶板下沉甚至冒落、整体收敛变形失修;并通过数值模拟方法从垂直方向、水平方向综合分析得到该工作面底抽巷的最佳层位选择:底抽巷距煤层底板的垂向距离为11 m;水平方向上内错工作面巷道5 m。     

底抽巷合理位置及围岩支护技术研究

以首山一矿己15-12050工作面运输巷底抽巷为研究对象,通过FLAC3D研究分析底抽巷内错布置、外错布置对巷道围岩应力分布及变形效果的影响,综合考虑瓦斯抽放孔施工的难易,确定底抽巷采用内错布置。提出运用高强度高预紧力让压锚杆、锚索以及底角锚杆支护技术控制底抽巷围岩变形。现场使用效果表明,采用内错布置和上述支护技术有效控制了巷道围岩变形。     

近距离煤层围岩支护技术研究及应用

根据近距离煤层围岩地质力学和现场监测相关数据,分析了官地矿近距离煤层下部巷道受采动影响的变形特征及其主要支护难点,结合支护参数设计原则提出了全断面高预应力强力短锚索组合理论,并根据支护理论设计了3#煤层底抽巷支护方案,方案减少了底抽巷围岩变形量,保证了底抽巷可二次使用。     

芦沟矿底抽巷锚注加固技术应用与研究

芦沟煤矿地处豫西三软煤层矿区,32141底抽巷作为32141工作面掘进前及回采前在二₁煤层底板内的瓦斯抽放巷,巷道埋深相对较深且围岩松软破碎。通过对原支护调查及围岩取样的实验分析,得知巷帮和底板泥岩无水强度较高,遇水分解,且含有膨胀性矿物,易造成巷道底鼓。针对以上情况且结合实际,对巷道进行了不同方案的数值计算,经过比较分析最终采用“锚网索喷+锚注”联合支护技术,利用锚杆注浆来强化巷道两帮和底板泥岩的强度,再配合锚杆、锚索达到锚杆、锚索和注浆加固围岩之间的协同支护能有效控制巷道底鼓。实践检验证明,锚注支护大大提高了围岩的支护效果。     

郭村矿破碎软岩巷道修复支护技术

结合郭村矿破碎围岩12061底板抽放巷岩层特点及巷道变形情况,对原支护修复巷道持续变形的原因和机理进行了分析。提出去掉U型钢被动式支护方式,采用"高强锚网索+顶帮底角注浆加固"为主的修复支护技术,对锚网索支护参数和工艺进行了优化,使用高强度护表构件(大托盘、高强度钢筋梯)和底角锚索,对锚杆和锚索施加高预紧力,优化注浆参数和工艺等。现场表明,该巷道修复支护技术有效控制了底抽巷的持续变形。     

深井高瓦斯碎裂软岩底抽巷围岩控制技术

以某矿高瓦斯工作面碎裂软岩底抽巷为研究对象,通过理论分析、现场调研及实测等方法,分析了底抽巷围岩支护结构破坏特征、破坏演化过程及其稳定性因素,对其围岩控制技术进行了深入系统研究。结果表明:底抽巷破坏的主要原因是其围岩强度低、软化吸水膨胀及其在强采动、高应力状态下的长期扩容变形;现场围岩变形观测和钻孔窥视发现围岩整体变形严重并呈明显不对称状态,尤其是采动一侧顶板和帮部。针对性地提出"多支护结构体"围岩控制系统并应用于工程现场,取得了良好效果。     

泥岩复合底抽巷变形围岩控制技术研究

针对岳城煤矿底抽巷支护结构失效、顶板离层严重等问题,提出了针对泥岩复合顶板条件的锚网索喷支护方案.现场应用结果表明:采用优化支护方案后顶底板、两帮围岩变形情况明显降低并趋于稳定,该方案能够明显提高围岩变形的控制能力.     

深部承压水上底抽巷围岩破坏特征及合理位置

针对赵固二矿区域瓦斯治理需开掘底抽巷与承压水上开掘底抽巷易引发底板突水之间的矛盾,通过承压水影响下的圆形巷道围岩塑性区边界方程,分析了底抽巷围岩塑性区的分布特征与底板突水危险性之间的关系;采用数值模拟研究了工作面开挖后的底板应力分布状态及底抽巷布置在不同位置时的围岩破坏特征及相应的突水危险性。结果表明:底抽巷围岩塑性区的非均匀分布会显著减小底板隔水层厚度,增加底板突水危险;工作面开挖后底板应力根据其双向应力比值大小及应力加卸载状态可分为4个区域且按对底板突水危险的影响程度可排序为:卸压高应力比值区卸压应力比值稳定区增压低应力比值区原岩应力比值区。据此提出了赵固二矿底抽巷的合理位置为沿待采工作面法向布置,并在规划的煤柱中部下方的L9灰岩上部砂质泥岩层中沿底掘进。     

基于流变试验的软岩巷道变形破坏机理分析及支护技术

软岩巷道变形破坏是煤矿深部开采软岩巷道支护的重大灾害之一。基于刘庄矿区深部泥岩现场三轴流变试验和数值模拟,对软岩巷道变形破坏机理及支护技术进行了分析,采用最小二乘法中的阻尼最小二乘法(Marquardt法)逐次线性化的间接方法,利用非线性流变力学模型,拟合得到泥岩蠕变本构方程,分析得出刘庄矿区深部软岩巷道的合理支护方式：(1)采用反底拱和全封闭的施工方式,减小巷道的维修工作量;(2)顺层掘进的重要峒室,其锚杆的方位应尽可能和层面垂直,将弱面串联成一体;(3)底板锚注控制底板大变形。     

矿井煤层底板承压水防治措施与应用研究

某井田周围的水源丰富,导致煤矿开采过程中出现了严重的涌水问题,对煤矿生产安全构成了一定程度的威胁。在对井田特征及主要水体进行简要介绍的基础上,分析了井田附近的水文地质特征。基于钻孔实验研究了11100掘进工作面围岩的水文地质情况,基于实验结果对工作面不同区域进行分区。利用综合探测、疏水降压和注浆加固技术制定了煤层底板承压水防治措施方案。通过实践应用发现取得了很好的效果,疏放水量达到了2万m³,工作面底板的钻孔承压值由最大时的0.76 MPa降到0。     

复杂条件下软岩巷道底鼓综合治理技术研究与应用

陈四楼煤矿北翼-640 m轨道暗斜井在巷道掘进过程中受落差163 m的F₁₈正断层影响,巷道由断层下盘的泥岩、砂质泥岩层位进入断层上盘的K₅砂岩层位施工,岩层破碎,应力集中,巷道底板持续变形严重,针对陈四楼煤矿北翼-640 m轨道暗斜井巷道底鼓持续变形的现象,基于巷道围岩变形机理、松动圈理论、围岩加固理论,通过理论分析、现场试验、矿压观测等手段,提出了复杂条件下软岩巷道底鼓综合治理技术,即:采用“注浆+锚网（钢带）+中空注浆锚索注浆（锚索梁）+混凝土浇筑”的联合底鼓治理技术,有效改善围岩力学性质,提高锚杆锚固基础。现场工程实践表明,该套软岩巷道底鼓综合治理技术有效控制了巷道变形,确保了巷道安全生产使用要求,支护效果明显,对治理软岩巷道底板反复变形和矿井的长期高效安全生产建设具有重大的意义。     

高应力和构造应力区联合增透抽采技术研究

为了解决矿井高应力和构造应力影响作用下煤层透气性差、钻孔塑性变形垮孔严重的问题,以松藻煤电公司逢春煤矿M7、M8煤层为试验对象,采用水力压裂和水力割缝相结合的方式,对煤层进行增透,以提高瓦斯抽采效率。介绍了穿层钻孔区域防突措施设计方案,开展了水力压裂钻孔、瓦斯抽采钻孔设计以及注水压力、注水量和保压时间等水力压裂工艺参数试验。通过比较水力压裂、水力割缝增透措施结合硬套管封孔技术及普通钻孔瓦斯抽采情况,表明水力压裂和水力割缝后钻孔瓦斯抽采浓度分别提高16%~36%和4%~16%,瓦斯抽采量（纯量）分别提高了6倍和3倍,可为同类地质条件瓦斯抽采提供参考。现场试验结果表明,复杂地质低渗煤层水力压裂—割缝综合瓦斯增透技术在煤层强化抽采中有较好的实际应用价值。     

底板注浆改造和疏水降压工程联合应用研究

城郊煤矿21304工作面受切眼附近落差为560 m的F₂₀边界断层影响,二₂煤层底板太原组灰岩与矿井边界F₂₀断层下盘奥陶系灰岩之间存在水力联系,导致工作面底板水压较高,严重影响了工作面的安全回采。为了消除矿井21304工作面受底板高水压的水害影响,针对该地区的水文地质条件,采用底板注浆改造和疏水降压工程相结合的防治水技术体系,降低了工作面水压,实现了工作面安全回采,也为该地区邻近工作面的开采奠定了基础,有助于建立该地区完善的水害防治技术体系。     

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     

煤矿TBM掘进巷道围岩时效变形分析及支护参数优化研究

针对煤矿TBM掘进巷道围岩长期稳定性问题,以淮南矿区张集矿TBM掘进某瓦斯抽采巷为工程背景,开展了巷道围岩时效变形分析及支护参数优化研究。通过在TBM掘进巷道施工现场钻取砂质泥岩岩样,开展蠕变试验,获得CVISC蠕变参数|在数值模拟软件中引入CVISC蠕变模型,对不同支护工况下TBM掘进巷道围岩进行为期100d的蠕变变形模拟,获得各支护工况下巷道围岩时效变形特征和应力场及塑性分布区的演化规律|基于数值模拟结果,将优化后的锚杆+钢筋网联合支护体系应用于TBM施工巷道,并对TBM施工巷道进行围岩变形监测和锚杆轴力监测,现场实测结果表明采用的优化支护方案可有效控制围岩变形,且巷道稳定性较好。     

上下多重保护层开采多方位效果考察

以河南省新丰煤矿为研究对象,根据矿井生产设计抽放系统实际情况,应用现场测试、相似模拟与数值模拟相结合的"三位一体"方法,分别对一3、一5和二2上下三重保护层开采保护二1煤层(高突煤层)的效果进行考察,考察结果显示了在各保护层开采情况下,被保护层的瓦斯压力、含量、煤厚变形、顶底板变形以及应力集中多方位的转变,说明三重保护层的开采及结合底板巷抽放措施能够很好消除二1煤层的突出危险性。     

兴隆庄煤矿煤层底板破坏特征研究

以兴隆庄煤矿10302综放工作面开采实际为背景,采用数值模拟和现场超声成像测试相互验证的方法,对采动条件下煤层底板破坏特征进行综合对比研究。数值模拟研究表明,工作面垂直应力呈"马鞍形"分布,剪应力大致呈"蝶状"分布;现场超声成像探测表明,10302综放工作面煤层底板下16 m范围内裂隙发育较为明显,但16 m以后裂隙发育相对较少;综合分析得出该面采动底板变形破坏深度为16 m,研究结果为兴隆庄煤矿煤炭资源安全开采及矿井水害防治提供参考依据。