复杂顶板巷道锚杆锚索支护参数优化设计

针对复杂顶板巷道支护难、维修费用高等问题,根据原有支护参数的不足,采用FLAC^3D数值模拟软件,建立分析了复杂顶板巷道数值模型,采用单一变量实验方法,分别以顶板锚杆间排距、长度和帮部锚杆间排距、长度为研究对象,分析了顶板和帮部锚杆和锚索合理支护参数。研究为复杂顶板巷道锚杆锚索支护参数设计提供了理论基础。     

巷道支护参数设计研究

为了确保对巷道进行有效支护,采用理论分析,得出锚索、锚杆的支护参数选择的范围,然后采用FLAC3D数值模拟软件,研究了不同锚杆直径,锚杆长度、锚杆间排距下的巷道围岩变形量进行了模拟分析,综合考虑最佳经济效益,顶板锚杆长度选择为2.4 m,帮部锚杆长度选择为2.0 m,得到帮部锚杆的支护间距为1 000 mm×1 200 mm。研究为今后巷道支护参数的确定提供了一种简便实用的技术方法。     

基于正交试验的深部岩巷稳定性数值分析

为了解决深部岩巷稳定性问题,基于正交试验方法,采用大型有限元软件建立了25个正交试验模型,以巷道两帮、顶板、底板变形量及稳定安全系数4个指标作判据,研究了锚杆长度、锚索长度以及喷层厚度3个因素不同水平下对深部岩巷围岩稳定性的影响,并采用方差分析和多元回归分析法拟合了巷道两帮、顶板、底板变形量及稳定安全系数4个指标与3个影响因素之间的数学表达式。结果表明:喷层厚度是影响巷道拱顶变形量和稳定安全系数的关键因素,锚杆长度是影响巷道帮部和拱底变形量的关键因素,且当锚杆长度为2.5~3.0 m、锚索长度为8~9 m、喷层厚度为100~150 mm时,岩巷稳定性得到明显提高。     

巷道顶板支护参数优化研究

本文采用数值模拟的方法,对全煤岩巷道简式桁架锚杆、锚索支护进行了优化分析,通过对锚索长度、边锚索角度、与帮间距,顶板锚杆数量等不同参数条件下巷道围岩变形特征进行分析,确定了合理的巷道支护参数。为巷道支护参数优化提供了新的研究方法。     

某矿5~#煤层软岩巷道锚杆锚索联合支护方案

某矿5#煤层围岩层岩性较软,可塑性较强,遇水有膨胀现象,该煤层已掘进的巷道均见有底鼓现象,极易造成巷道变形。结合该矿巷道变形破坏的实际情况以及巷道矿压监测数据,分析了巷道变形破坏特征,认为棚式金属支架支护作为一种被动支护形式,难以发挥围岩的支撑作用,且支护成本较大,软岩巷道的支护原则应为避开回采工作造成的应力集中带或构造应力集中带,充分利用围岩的自稳性,提高巷道帮部的支护强度。在此基础上,结合FLAC数值模拟分析方法,设计了以锚网索支护为核心的支护方案,巷道优先采用全长锚固锚杆,支护范围宜相应增大,选取长度大的锚杆、锚索对巷道围岩进行联合支护。研究表明:该煤层软岩巷道锚杆、锚索联合支护的最优参数为巷道顶板采用高强度小孔径全锚索支护形式,锚索直径为17.8 mm,锚索预紧力不宜小于135 k N;巷道帮部采用自旋式全长锚固支护形式,以改善锚杆的整体受力状况,锚杆长度应相应增加,锚杆直径为22 mm,长度为3 500 mm,锚杆(索)间排距为800 mm;巷道顶帮均采用高强钢带或槽钢和金属网护表,确保巷道浅层围岩稳定。     

深部采区破碎顶板的煤巷支护技术

提出了深部采区大水平地应力下，顶板极其破碎巷道的支护方法，包括巷帮锚杆、锚索、锚索梁支护系统，帮部预留空间让压技术等，提出以提高锚杆、锚索安装载荷（预紧力）来增加煤帮的自身承载能力。     

综放工作面回风巷锚网索联合支护技术优化

裕泰煤业15104综放工作面回风巷两帮为实体煤、顶板为含夹层的软弱顶板,采用锚网与锚索联合支护,支护参数不合理,巷道掘进过程中受相邻工作面回采影响,动压显现强烈,加之巷道断面较大,出现严重煤壁片帮、顶板下沉的情况。通过分析巷道围岩稳定性,对原支护参数进行优化,提出顶板采用短锚索+加强锚索支护,帮部采用锚杆+加强锚索支护。现场应用实践表明,锚杆、锚索受力稳定,巷道围岩变形量和顶板离层量均控制在合理范围内,对条件类似的综放工作面软弱顶板巷道控制有一定借鉴意义。     

锚固长度对松软特厚煤层巷道支护稳定性影响研究

孟家窑煤矿石炭系5#煤属松软特厚煤层,具有厚度大、强度低、易碎等特征。传统架棚支护,支护强度、刚度和主动性较差,落后的支护方式不能有效保持顶板煤岩体的完整性,导致破碎区域从顶板浅部逐步向深部延伸。基于高预应力、强力锚杆(索)支护理论,通过数值模拟研究孟家窑煤矿松软特厚煤层煤体强度4 MPa条件下不同锚固长度下锚杆锚固效果及预应力在顶煤中的分布情况。并设计孟家窑煤业5105切眼井下工业性试验支护方案,验证高预应力锚杆锚索组合支护系统的科学性、合理性。矿压监测结果显示,巷道变形较小,5105切眼外侧帮和顶板变形量分别为12 mm和35 mm,顶板几乎没有离层,锚杆、锚索总体受力不大,巷道支护稳定,试验效果非常理想。     

锚杆支护参数对巷道围岩稳定性影响研究

针对山西陵川崇安关岭山煤业工程条件,利用数值模拟方法,研究该矿开拓巷道和回采巷道帮部锚杆支护参数对巷道围岩稳定性的影响特征。研究结果表明:关岭山煤业开拓巷道和回采巷道顶属于I类巷道顶板,稳定性好,但为维护顶板完整性,利用少量锚杆支护即可;对于关岭山煤业15号煤层,帮部在锚杆直径较粗、锚杆较长、锚杆间排距较小时对巷道围岩稳定性有利,即帮部锚杆支护密度和长度较大时围岩稳定性越高;关岭山煤业开拓巷道和回采巷道帮部锚杆支护都宜采用直径18mm,长度2.4m,间排距为0.8m×0.8m的支护方式。     

山西常村煤矿S5轨道下山支护方案优化

巷道的有效支护对于确保巷道快速安全掘进意义重大。常村煤矿S5轨道下山原设计采用锚杆、锚索联合支护方案,巷道支护后矿压监测表明:(1)巷道顶板最大下沉量为77 mm,右巷帮最大收敛量为83 mm,左巷帮最大收敛量为55 mm,巷帮收敛呈现不对称发展,巷道变形量超过50 mm的控制要求;(2)巷道顶板锚杆、左帮锚杆、右帮锚杆和锚索的轴力分别为77,95,71,177 k N,锚杆、锚索的支护作用并未得到充分发挥。在充分分析该矿已建巷道成功支护案例的基础上,对S5轨道下山的支护方案进行了优化,即:(1)保持锚杆长度、间排距不变,锚杆均垂直于巷道顶板打设;(2)锚索采用"大五花"布置形式,采用3根锚索支护时,在巷道正中位置布置1根,其余2根锚索分别布置于巷道最外侧锚杆轴线位置处,并倾斜25°打设;(3)采用2根锚索支护时,锚索布置方式与原支护方案一致;(4)将所有锚索的初张拉力提高至350 k N。FLAC3D数值模拟分析表明:支护方案优化后巷道顶板最大下沉量降低至49.2 mm,巷道两帮最大收敛量降低至41.67 mm。现场试验表明:采用支护优化方案后,巷道顶板最大下沉量为42 mm,巷道两帮最大收敛量约为48 mm,可见对该矿S5轨道下山支护方案的优化对于控制该段巷道围岩变形具有显著成效。     

厚层复合顶板大断面沿空煤巷组合支护技术

随着煤矿采深加大与延伸,普通锚网(索)喷支护较难维持厚层复合顶板大断面煤巷围岩稳定性。通过对大量复合顶板事故调查及其产生过程分析,获得了复合顶板事故失稳机制及控制方案,并在许厂煤矿4312皮带顺槽进行了支护技术现场实践,取得了较好的支护效果。研究结果表明:为有效控制复合顶板岩层离层与竖向拉伸裂隙产生,可施加锚索来实现减跨作用,采取高强预应力锚固顶板下位复合岩层来提高岩梁的整体抗弯刚度,以减小顶板岩梁产生的弯曲应力;高强预应力锚杆、锚索、钢带和钢筋梯组成的"四位一体"的组合支护技术可较好地解决厚层复合顶板大断面沿空煤巷围岩稳定难题。     

巷道围岩松动圈测定及支护参数优化

为了对巷道进行有效支护,确保巷道的稳定性,基于研究巷道实际工程概况,采用电磁雷达法对巷道围岩松动圈进行测试,根据不同测线的雷达探测曲线,得到了研究巷道围岩松动圈级别;优化了巷道支护参数,主要包括顶板锚索、帮锚索、顶帮锚杆、一次喷浆、二次喷浆、道底板圆弧形卸压槽的开挖及底板注浆锚索加固等,并进行了巷道表面位移观测。研究得出,优化后的巷道支护能够有效控制巷道围岩变形。     

山阳煤矿基于自稳隐形拱理论的切眼支护设计研究

综采工作面切眼用来安装综采支架、刮板输送机、采煤机等设备并从此开始回采,要求切眼的跨度较大、安全可靠。通过分析山阳煤矿1507工作面切眼的地质条件,以自稳隐形拱理论为基础,应用“自稳隐形拱最大高度公式”确定顶锚杆长度、应用“极限自稳隐形拱最大高度公式”确定锚索长度、应用“锚入岩层内深度公式”确定锚索锚固长度,并运用其原理对矩形巷道进行了改进,设计了导硐法掘进的刚柔双层网支护的圆弧角矩形切眼。同时在施工中设置了顶板观测站,监测巷道表面收敛量、顶板离层量及锚杆工作荷载等指标指导施工。从其支护效果和支护方案的合理性方面看,成功实现了切眼可靠支护和安全使用。可为类似条件矿井提供借鉴。     

复杂围岩环境下大断面巷道支护系统研究与实践

在高、低位复合顶板不同地质条件下及时调整锚杆(索)的支护参数是能否保证全煤巷道稳定的关键.采用离散元数值计算方法研究了大断面切眼在不同断面不同工况条件下的塑性区分布及位移,结果表明,在高位复合顶板条件下,加大锚索长度及预紧力是改善支护效果的重要手段;在低位复合顶板条件下,调整锚杆参数或变锚杆为短锚索是一种行之有效的方法.经过反复实践证明使用槽钢梁与锚索组合的支护效果明显优于钢带与锚索的组合,并将槽钢梁与顶板钢带垂直布置,与钢筋网组合使用,有利于实现载荷均匀化,可以明显改善巷道围岩环境.     

72911工作面巷道锚杆支护合理参数的确定

为优化72911工作面巷道支护,以锚杆支护理论为基础,结合掘进期间现场实测结果,获得72911工作面巷帮破坏深度、顶板破坏高度、巷帮载荷集度和顶板载荷集度,确定采用顶板“锚杆+锚索+钢带+金属网”、两帮“锚杆+金属网”的支护形式。监测分析发现巷道表面变形速率降低,巷道变形趋于稳定。     

加强锚杆+W钢带+锚索+网联合支护强度在冲击地压巷道中的应用

煤矿巷道施工后在短时间内顶板帮部巷道变形,巷道出现锚杆、锚索托盘变形、顶板出现网兜坠顶、两帮出现不同程度的鼓出等现象.通过优化支护参数、加强支护措施等效果较好,进一步保障了矿井安全生产.     

中孔注浆锚索在破碎顶板支护中应用分析

针对塔山煤矿三盘区2305巷掘进期间受集中应力影响,巷道顶板出现下沉、破碎以及肩角煤柱垮漏等现象,合理分析了传统锚杆(索)支护存在的主要问题,提出了终孔注浆锚索支护。该支护实现了锚索全长锚固、锚索与顶板耦合支护,巷道顶板下沉量控制在0.24 m以下,大大提高了顶板稳定性,取得了较好的效果。     

高膨胀松软围岩巷道支护技术

为了解决高膨胀松软围岩巷道顶板变形量大、锚杆脱落失效等问题,利用工程类比分析、数值模拟等方法对高膨胀软岩巷道稳定性影响因素及锚杆支护技术进行了研究。研究结果表明:高膨胀松软岩层强度低,遇水易膨胀软化,是顶板破坏失稳的内因,围岩高集中应力及支护强度不足是外因,可通过优化巷道布置方式、加强支护提高巷道稳定性。研究确定了高膨胀软岩巷道树脂加长锚固锚杆锚索组合支护方案,主要参数为:锚杆间排距800 mm×900 mm,锚杆预紧扭矩不小于400 N·m;锚索间排距1 600 mm×1 800 mm,每排2根,锚索预紧力为200~250kN,并将设计支护方案进行了现场试验,取得了良好的支护效果。     

单一特厚煤层围岩监测技术

以彬长矿区单一特厚4#煤层为背景,采用现场工业实践的方法,通过对回采工作面进行深基点位移监测,确定采动影响下,巷道两帮和顶板的动态位移量,以此为基础来判断巷道围岩的离层情况,及时发现存在的安全隐患,为控制围岩的稳定性和保障煤矿的安全生产提供依据。同时对巷道锚杆锚索进行测力研究,分析锚杆锚索的受力状态,确定锚杆锚索支护安全与否,及时发现锚杆锚索支护存在的问题,进而改善支护效果。