深井破碎软岩巷道变形破坏机制及支护技术

为了解决深井破碎软岩巷道支护难题,以九龙煤矿北三运输大巷为工程背景,采用数值模拟软件分析了不同侧压系数对巷道围岩塑性区和主应力差分布规律的影响,结合现场调研与围岩结构探测,揭示了深井破碎软岩巷道围岩变形破坏机制,提出了锚网索喷注+U型钢的联合支护方案。数值模拟和现场监测表明,新支护方案实现了对深井破碎软岩巷道变形的有效控制。     

深井软岩巷道双套棚灌浆支护技术研究与应用

为解决深井软岩巷道变形大、支护难的问题,以盘江矿区某矿121213工作面运输上山为工程背景,进行深井软岩巷道变形破坏特征及变形破坏原因的研究,得出结论:高地应力、围岩遇水易膨胀变形及围岩承载能力难以发挥是造成巷道变形失稳的主要原因。针对性地提出了双套棚灌浆支护技术,设计一种"锚杆锚索+灌浆+双U型套棚"的复合支护方案,即在锚杆、锚索支护的基础上,在围岩外部两架U型棚之间进行高压注浆,强化围岩承载结构。现场监测结果表明:采用双套棚灌浆支护后,巷道顶板、两帮及底板平均变形速率分别为0.55,0.43mm/d和0.36mm/d,最大变形量分别为145,115,87mm,巷道变形量在可控范围内,有效地控制了深部软岩巷道收敛变形。     

“内-外复合承载结构”支护技术在软岩巷道围岩控制中的应用

为控制刘园子煤矿巷道围岩强烈流变现象,保证长期稳定性,采用现场测试、数值模拟、井下试验及矿压观测的方法,综合分析原支护下围岩变形破坏特征及原因,提出"内-外复合承载结构支护技术"并应用于软岩巷道支护实践中。矿压监测结果表明,应用该技术后,锚杆受力稳定,巷道围岩位移较小,无明显离层现象,围岩稳定性增强,对类似条件下软岩巷道治理提供一定借鉴意义。     

千米深井软岩大巷围岩锚架充协同控制原理、技术及应用

针对煤矿千米深井高应力、软岩大巷围岩强时效大变形难题,以中煤新集口孜东矿软岩大巷为工程背景,根据井下实测数据与支护状况,分析了不同支护方式下巷道围岩大变形、支护构件破坏与失效特征。采用理论计算得出U型钢支架在均布载荷和不同类型集中载荷作用下的垂直反力、水平推力及弯矩,揭示了充填体对提高U型钢支架发挥其承载能力的作用机制;采用数值模拟分析对比了锚网喷、锚网喷+钢管混凝土及锚架充3种支护方式控制围岩变形与破坏的效果,阐明了千米深井软岩大巷锚架充协同控制原理。在引进与自主研发的基础上,形成了包括支护材料与构件、充填材料与系统、自动架棚机、单轨吊巷道锚杆支护平台的锚架充协同控制技术。基于上述研究成果,提出口孜东矿软岩大巷锚架充协同控制方案与参数,并进行了井下试验与推广应用。结果表明,锚架充协同控制技术能够有效控制千米深井软岩大巷围岩大变形,特别是强流变,保持巷道长期稳定。与原支护相比,巷道变形量降低90%以上,同时节约了巷道维护成本,为千米深井软岩大巷围岩控制提供了一条有效的途径。最后,对锚架充协同控制技术下一步研究工作进行了展望。     

深部软岩大断面巷道大变形控制技术研究

深部软岩大断面巷道的变形控制一直是煤矿开采中的一个难题。为解决深部软岩大断面巷道大变形的问题,以神木大柳塔东川矿业南一石门为工程实例,通过现场监测及声波试验研究了巷道的变形破坏特点和破坏范围。基于原支护方案及分析成果,提出了“锚杆+注浆锚索+钢筋网+喷射混凝土+注浆管”的优化支护方案,数值模拟得出,采用优化支护方案相比原支护方案围岩塑性区破坏范围减小了约65%,验证了该方案的可行性。同时在新掘巷道进行了现场试验,巷道顶底板最大移近量为122 mm,两帮最大收敛量为115 mm,双孔声波法测试结果可得注浆浆液有效填充了巷道围岩裂缝,提高巷道围岩强度,实现了对巷道的稳定性控制,取得了良好的支护效果。     

刘桥一矿深井软岩下山巷道围岩控制技术

随着煤矿开采深度的逐渐增加,深井软岩巷道的围岩稳定控制问题已成为制约煤矿向深部发展的重大难题。为了研究深井软岩巷道的围岩控制理论和支护方法,以刘桥一矿-810 m水平Ⅱ66轨道下山为支护工程实践。采用工程地质调查、实验室试验和数值仿真等手段,系统分析了深井复杂工程地质条件下软岩下山巷道围岩变形破坏特征及失稳机理,提出了锚-网-索-注多层次组合控制方案。该方案尤其注重对巷道肩窝和帮角进行结构补强,同时对围岩变形破坏严重一侧进行加密支护。工业试验表明,采用该方案后,巷道围岩变形得到了有效控制。     

深井软岩大变形巷道全断面卸压支护技术

针对深井软岩巷道长期大变形的特点,提出以"顶帮高预紧力让压锚索+底板卸压槽"为基础的深部软岩巷道全断面卸压支护技术,保证支护结构在提供高强度支护阻力的同时,能够适应围岩变形,避免被过早破坏。以车集矿28采区轨道巷支护工程为例,采用全断面卸压支护技术最终控制了围岩变形,维护了巷道稳定性。     

井下灌注式钢管混凝土支架支护技术

介绍了井下灌注式钢管混凝土支架的结构及性能,随后针对深井软岩巷道变形难以控制的问题,以鹤壁三矿三水平变电所为工程背景,结合现场考察、理论计算和现场监测等方法,提出了"锚网喷+封闭式钢管混凝土支架"的复合支护方案。结果表明:钢管混凝土支架可提供1.29MPa的支护反力,该复合支护有效地控制了软弱围岩的收敛变形,巷道支护稳定后围岩最终变形量小于80 mm,工程应用效果良好。     

大断面临空巷道支护技术实践

为解决山西天地王坡煤业有限公司王坡煤矿3206回风顺槽软岩巷道变形破坏严重、原支护技术方案不能有效控制围岩变形且后期多次修复效果不佳的问题,提出了中空注浆锚索代替普通锚索以及“浅孔+深孔”注浆技术的优化支护方案,并进行了现场工业性试验,现场监测结果表明：采用该优化支护方案可以有效控制软岩巷道围岩的变形破坏。     

深井高应力软岩巷道修复加固技术研究

针对深井高应力软岩巷道围岩松动范围大、变形剧烈、难支护的技术难题,以顾桥矿1127(1)运输顺槽底板巷为研究对象,采用现场调研、理论分析和钻孔窥视的方法,对该巷道围岩的变形破坏特征及影响因素进行了分析,并对巷道围岩的松动破坏范围进行了实测。结果表明,地质构造、临近巷道掘进扰动及支护参数设计不合理是巷道围岩变形破坏的主要原因;在临近巷道开挖扰动下,巷道顶板及两帮围岩的最大松动破坏范围分别为5.2 m和2.2 m。根据该巷道大变形特点,基于锚索集中布置强承载特性,结合数值模拟分析,提出了“锚索集中布置补强+浅部围岩中空锚杆注浆+深部围岩中空锚索注浆”修护加固方案。工程实践表明,该套巷修加固方案可有效控制巷道围岩的变形,巷修加固效果显著,为类似条件深井高应力软岩巷道支护和变形修复提供了参考。     

覆岩中硬岩层对岩移参数的影响

本文在整理和分析实测资料的基础上 ,应用数理统计的方法对覆岩中硬岩层对岩移参数的影响进行了研究 ,初步找出了硬岩层在覆岩中所占比例与岩移参数的统计规律     

岩石的非均质性对其材料强度尺寸效应的影响

采用非均质数值试验的方法,研究了非均质参数m对岩石材料强度尺寸效应的影响,提出尺寸效应影响参数η,其值越大尺寸效应越明显.研究表明：随着非均质参数m的增加,尺寸效应影响参数η的值先增加后减小,当m→＋∞时η→0.在m=2附近时η达到最大值,此时的强度尺寸效应最明显.η在1.65≤m≤3范围内变化最为剧烈,所以当非均质参数m在此范围内时,岩石材料的强度尺寸效应在明显和不明显之间变化幅度最大.     

Study on high rock slop anchoring technique of large rock engineering

Monitoring data from the Three Gorges Project show that the resulted tensile stresses are mainly distributed within the front section of the internal anchoring section which is often measuring 2.5 m in length. The composition of two early strength cement grout mixes marked as R3350 and R7350 was successfully developed to accelerate anchoring facilities installation and to reduce its intervention with the shiplock construction. It was measured that the ground water pH value in the sidewall slopes of the permanent navigation shiplock during the construction period was close to 8. Based on those characteristics it is concluded that the groundwater is weakly corrosive to steel material and will appear as non-corrosive to the steel wire strands embedded in the cement grout set. The advanced model of 3 MN unbonded anchor cables with double anti-corrosion protection （including the corrugated pipe） is developed to meet the needs of stabilizing the high sidewall rock slopes of the permanent navigation shiplock on the Three Gorges Project.     

深部软岩巷道围岩支护技术研究

为有效解决深部软岩巷道围岩控制问题,针对信湖煤矿回风石门埋深大、应力高、围岩强度低的特点,在分析了信湖煤矿回风石门的围岩赋存条件、变形破坏特征以及原有支护方案已难以维持现掘巷道稳定的条件下,通过理论计算得到信湖煤矿回风石门围岩塑性区范围,从而提出了控制巷道围岩的基本理念：采用小承载体控制围岩破碎区的扩大,采用大承载体限制围岩塑性区的发展,2个承载结构共同维持巷道稳定,进而提出采用“混凝土喷射+注浆锚杆/锚索+普通锚杆/锚索”联合支护方案对新掘巷道进行支护,并结合FLAC^3D数值模拟及现场工业性试验对“混凝土喷射+注浆锚杆/锚索+普通锚杆/锚索”联合支护方案的合理性及可靠性进行验证。结果表明：信湖煤矿回风石门新掘巷道经“混凝土喷射+注浆锚杆/锚索+普通锚杆/锚索”联合支护方案支护后围岩表面变形趋于平稳,巷道顶板最大下沉量仅为36 mm,两帮移近量为67 mm,支护体与巷道围岩形成了稳定的复合承载结构,联合支护方案能够保持巷道的长期稳定,该联合支护方案可为其他类似深部软岩巷道支护提供一定参考。     

干热岩储层高温条件下岩石力学特性研究

为了更准确掌握高温条件下干热岩储层的岩石力学性质,进一步指导干热岩钻井施工,通过室内试验进行了实时高温条件下的巴西劈裂试验、剪切试验、单轴压缩试验。单一试验采用同一钻孔同一深度采取的岩样,通过高低温箱控制器设置温度和恒温时间,以恒位移速率0.1 mm/min对试样进行加载,减少岩石宏观力学性质的离散性和试验过程偏差对试验结果的不利影响。试验样品为山东省文登—荣成—威海地区LGZK1井采取的二长花岗岩,通过获得试样破坏时的最大荷载值和变形数据,计算其抗拉强度、抗剪强度、抗压强度、弹性模量等力学性质参数,分析实时高温条件下岩石内部破坏机理和岩石强度差异。研究结果表明,在200℃以内,花岗岩的抗剪强度和单轴抗压强度升高、抗拉强度降低;随着温度的进一步升高,花岗岩的抗剪强度和单轴抗压强度降低,而抗拉强度持续降低;储层岩体温度和应力的升高,将使岩石的硬度增加、塑性增强。这些认识可为高热流花岗岩岩石力学性质的进一步研究提供基本参数,为高热流花岗岩型干热岩资源勘探开发过程中碎岩机具的选型、钻井工艺的选择、井壁稳定的控制等提供参考依据。     

上覆岩层对巷道围岩影响规律 的数值模拟分析

某钨矿+496m水平运输巷道7线与11线之间被F2大断层切割,岩体破碎,同时竖井掘进出来的废石被直接堆放至+496m水平运输巷道地表,加剧了+496m水平运输巷道F2断层破碎带附近区域的岩层移动。用FLAC~(3D)数值软件进行了巷道开挖后的模拟,模拟了巷道上覆岩土动态加载对巷道围岩变形的影响情况。根据不同的地质特征,为数值模拟提供实效的参数,确保数值模拟的准确性,为支护模拟提供数据依据。     

基于岩石强度理论计算的软岩巷道支护方法

本文以新强煤矿巷道支护为工程实例,根据岩石强度理论,对采区软岩巷道围岩特性进行了理论计算。对巷道围岩性质、原有支护方式进行了计算分析。通过理论计算,设计出锚网索联合支护形式,通过现场观测证明对该矿软岩巷道实施的锚网索联合支护获得成功,解决了该矿高应力软岩巷道的支护难题。     

深部软岩巷道围岩控制技术研究

松软围岩具有强度低、结构面发育、膨胀性和流变形严重的特点.那么巷道布置在松软岩层中,工作面冒顶频繁、支架陷底严重、巷道收敛强烈,这些矿山压力显现,会造成生产及人身事故,直接影响矿井的安全生产和经济效益.通过研究及实践,根据"对症下药"原则、塑性圈原则、提高围岩自稳能力原则、联合支护原则和大断面及避开最大水平应力原则,采取措施,有效解决巷道在软岩中布置的支护问题,保证矿井安全生产.     

考虑岩石流变及应变软化的深部巷道围岩变形理论分析

为深入探究岩石流变作用下巷道围岩变形分区机理及弹塑性理论解,基于巷道围岩在流变作用下所能承受的最大应力值应为岩石的长期强度这一重要特性,结合岩体峰后应变软化及扩容特性,推导出巷道围岩四分区应力、位移及半径解析解,并揭示黏聚力软化模量与内摩擦角及初始黏聚力之间的量化关系.通过算例验证该理论的可行性,并分析流变作用下不同围...     

高应力软岩巷道围岩控制技术研究

以郑州矿区某矿地质条件为基础,针对该矿的高应力软岩巷道变形破坏特征进行分析,总结了该类巷道变形破坏原因,提出了高应力软岩巷道围岩控制技术,并进行了现场工业性试验,试验结果表明,该项技术能够有效控制高应力软岩巷道围岩变形.