深井高应力巷道围岩变形及控制技术研究

为了解决赵固一矿2号煤层11271胶带巷围岩变形破坏严重的问题,通过现场监测数据分析地质力学参数和原支护方案围岩变形破坏规律,指出围岩强度低、赋存水文地质环境复杂、应力集中系数高、支护强度无法达到要求是巷道围岩变形破坏的主要原因。提出了强力一次支护理论,采用全长预应力锚固强力锚杆锚索控制技术提高顶板初期支护预应力和支护强度,加强两帮支护的支护方案。现场试验效果表明:无论是从锚杆索受力还是从巷道顶底板和两帮变形量来看,采用全长预应力锚固强帮控顶技术后,巷道变形得到有了效控制,而且保证了正常回采。     

深部软岩巷道锚网支护参数的确定

为了解决超化矿31采区支护参数选取不当,大量软岩巷道极易陷入"前掘后修"和"屡修屡坏"的恶性循环的问题。结合已有的研究成果,分析深部大断面软岩巷道的变形破坏特征,通过FLAC数值模拟,在此基础上确定深部软岩巷道的合理支护参数,在巷道围岩的锚固性能锚杆预紧力取5 t时,锚杆支护间排距取0.8 m×0.8 m,一次锚网支护采用长度为3 m、直径20 mm的锚杆,然后在一次锚网支护形成的支护承载结构基础上,在巷道帮部和拱部采取结构补偿措施,二次支护选取长度6.5 m、直径18.9 mm的锚索,经过现场实测采用以上参数取得了良好的支护效果。     

孤岛工作面沿空巷道锚固失效分析与支护对策

为解决某矿3210孤岛工作面回采巷道中大量锚杆锚索断裂及锚固失效、导致巷道围岩变形破坏严重的现象,对现场锚杆锚索的断裂数量分布和断裂形态进行统计分析,揭示了锚杆索支护失效的重点区域,发现大部分锚杆破断的位置都在杆尾螺纹处、大部分锚索破断位置均为杆体中部,进一步分析了巷道围岩破坏的破坏特点及原因。针对巷道支护帮弱的问题,对强帮护顶支护技术应用进行了探讨。基于研究针对原有支护,提出了“锚网索加强支护+帮部注浆补强加固”的支护对策,对支护参数及注浆施工参数进行详细设计。在改进支护前后对围岩变形情况进行实时监测与拉拔试验检验。结果表明,在工作面采动影响下,围岩变形量减小,该支护方案能提高巷帮抗变形能力与锚固能力,增强锚杆体锚固结构的弹性模量,能够有效解决锚杆索破断导致的锚固失效问题,极大提高了生产效率。     

综放大断面巷道沿空掘进支护设计研究

以某矿23105工作面皮带巷为例,采用地质力学测试、围岩强度测试、钻孔窥视等方法,研究了综放大断面巷道沿空掘进过程中围岩强度结构。结果表明:23105工作面皮带巷围岩为中等应力值区域,原岩应力属于中低水平;巷道顶煤强度较高,有利于锚索锚固,而帮部煤层强度整体低于顶煤强度;巷道顶板除浅部局部裂隙较发育外,整体完整性较好,裂隙发育程度低,有利于锚索的锚固。提出强顶强帮的支护思路,采用高预紧力强力树脂锚固锚索锚杆联合支护的方式。经过现场工业试验可知,顶板最大下沉量为90 mm,帮部最大移近量为45 mm,支护效果良好,可满足工作面采掘的需要。     

深部破碎围岩开拓巷道支护技术研究

针对新密市大磨岭煤矿深部破碎围岩回风开拓大巷变形破坏严重的问题,采用理论分析和现场实测相结合的方法,分析了原支护回风开拓大巷矿压显现规律及变形破坏原因,提出了不对称"锚网索喷"二次联合支护方案。文章根据现场实际条件,确定了一次支护锚杆直径为22mm、长度为3000mm,巷道下帮、上帮肩部锚杆间排距分别为650mm×750mm、750mm×750mm,巷道两帮锚杆间排距750mm×750mm;二次支护方式采用"锚索+W型钢带"加强支护。通过现场工业性试验可知,17~49d后回风大巷围岩变形基本趋于稳定,平均变形速度约1mm/d,即优化支护设计方案应用效果较好。     

采动影响下煤巷掘进强力协同支护技术探讨

针对辛置矿2-559工作面回风巷受邻近2-534工作面回采动压影响变形显著问题,通过现场调查巷道围岩变形特点,分析原锚网索联合支护存在的问题,提出采用锚杆、锚索协同布置方式,并从提高锚索预紧力、增打帮锚索、增加锚固长度、增加锚索长度及锚杆、锚索支护密度、锚索注浆等多方面措施进行支护参数的优化。监测数据表明,动压影响煤巷掘进工作面采用强力协同支护方案后,顶底板移近量为142 mm,两帮移近量为140 mm,围岩控制效果良好,保证了巷道服务期间的正常使用。     

浅部三软煤层巷道锚杆支护参数对比及优化

针对五举煤矿三软煤层工作面回采巷道围岩变形量大、底鼓严重问题,根据矿井实际地质条件,通过工程类比分析对巷道支护参数进行初步设计,并应用数值模拟对锚杆（索）具体参数进一步确定,进而对深埋软岩巷道支护方案进行优化。优化参数为顶板锚杆与帮部锚杆预紧扭矩不小于300N·m,顶板锚索与帮部锚索张拉力不小于200 k N。现场应用结果表明,高强度锚杆（索）及其合理配套与布置对改善应力分布,巷道围岩变形控制效果显著。     

高预应力锚杆在软岩地层斜井巷道的应用

在分析软岩巷道围岩变形与破坏特征的基础上,采用有限差分数值计算软件FLAC3D模拟分析了北京木城涧煤矿穿越软岩地层斜井巷道在高预应力强力锚杆端部锚固与全长锚固支护下预应力在巷道围岩中的分布特征.结果表明:不同类型岩层对巷道围岩受力与变形影响明显;相对于端部锚固,全长锚固能使锚杆的锥形压应力区相互叠加,锚杆预紧力扩散到大部分锚固区域,更能充分发挥锚杆整体支护的效果.现场试验表明,高预应力锚杆全长锚固支护方式能够有效控制软岩巷道顶部和两帮煤岩体的大变形.     

高应力坚硬顶板煤层巷道锚杆支护方案的确定

针对国内某大型矿井高应力坚硬厚顶板煤层巷道锚杆支护方案的优化问题,通过分析初步确定了锚杆支护的候选方案,随后利用数值计算各方案时巷道围岩的稳定性,并据此确定锚杆支护方案.研究结果表明:该矿回采巷道属于高应力坚硬厚顶板煤层巷道,属于I类巷道顶板,巷道支护的重点应在巷道两帮.锚杆支护参数(锚杆直径、锚杆长度、锚杆间排距)对支护效果有较大影响.该矿条件下,帮部锚杆间排距对支护效果的影响较敏感;回采巷道帮部锚杆采用直径18mm、长度2.4m、间排距0.8m、锚固长度0.8m时锚固效果较好,能满足巷道稳定性要求.     

禾草沟煤矿回采巷道支护效果评价及区段煤柱优化设计

针对禾草沟煤矿5#煤层回采巷道支护强度是否过大的问题,采用矿压监测方法对50205工作面回风巷进行了锚杆(索)工作状态、巷道顶板和巷帮深部位移监测,结果表明:顶板锚杆(索)和巷道副帮锚杆的锚固力均有较大富余量,且顶板最大位移量为9 mm,正帮最大位移量为7 mm,副帮最大位移量5 mm;围岩移近量非常小,锚索受力为设计...     

赵家寨矿“三软”煤层巷道主被动协同支护技术研究

为了有效控制赵家寨矿"三软"煤层巷道围岩变形破坏较严重的问题,结合现场调研及对原支护的研究,提出"三软"煤层巷道主被动协同支护方式(锚杆-锚索-U型钢协同支护)。采用FLAC3D对无支护、U型钢支护、锚杆(索)联合支护及主被动协同支护进行数值模拟研究,表明主被动协同支护能够有效控制围岩变形。进行主被动支护设计,并在12205上副巷进行工业试验,取得了理想的支护效果,有效控制住了"三软"煤层巷道变形破坏。     

丁集矿1262(1)运输顺槽锚杆支护数值模拟分析

本文以丁集煤矿1262(1)工作面运输顺槽为研究对象,为确定合理的锚杆支护参数,采用FLAC2D4.0模拟分析了不同锚杆长度、不同顶板锚索个数以及帮部支护是否采用锚索梁对巷道稳定变形的影响。研究结果表明,对于类似深部巷道只有通过加长锚杆长度、增加顶板锚索数量和强化帮部控制,继而达到加大锚杆锚固区范围,提高巷道顶板承载能力和围岩完整性的目的,才能实现深部巷道的长期稳定。     

大采高双次动压影响软煤巷道耦合让均压支护技术

为了解决松软煤层动压巷道围岩控制的难题,基于长平煤矿4314工作面工程地质条件,采用耦合让均压支护理念,对锚杆支护中支护体与围岩之间的相互作用关系进行研究,提出了松软煤层动压巷道支护关键点。工业性试验结果表明:采用蛇形结构锚杆、鸟窝结构锚索和让均压环后,煤帮锚固效果得到有效改善,锚杆、锚索在服务期间受力均匀;巷道两帮采用非对称设计,优化巷帮锚索布置方式和支护强度,改善煤体侧巷帮锚索对回采影响;巷道受大采高工作面两次动压影响后,巷两帮最大移近量为575mm,顶板最大下沉量为155mm,巷道服务期间围岩变形得到有效控制。     

深部冲击地压巷道锚杆支护作用研究与实践

以义马常村煤矿深部冲击地压巷道为工程背景,介绍了深部冲击地压巷道围岩地质力学参数分布特征,分析了冲击地压巷道围岩变形与破坏特征及主要影响因素,揭示出锚杆支护对冲击地压巷道变形的本质作用是保持围岩完整性,在围岩中形成支护应力场,降低应力集中系数,改善巷道围岩应力分布,充分发挥围岩的抗冲击能力。提出冲击地压巷道支护形式选择原则,介绍了高冲击韧性锚杆支护材料力学性能及锚杆支护参数设计方法。针对常村煤矿21220下巷条件,提出以全长预应力锚固、高强度、高冲击韧性锚杆与锚索支护为主,以金属支架为辅的复合支护方式,并进行了井下工业性试验。矿压监测数据表明,该种支护方式与围岩的整体抗冲击能力强,能够有效控制深部冲击地压巷道变形与破坏。在冲击能量影响下,锚杆、锚索受力特征明显不同于普通巷道,呈波浪状或锯齿状变化趋势。     

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。     

高应力软岩巷道自钻式中空注浆锚杆技术应用

针对晋能控股赵庄煤业3号煤层2105盘区辅运巷(西)帮部原支护方案所存在的施工难度大、支护效果不稳定、维护成本高等问题,改用自钻式中空注浆锚杆进行支护,最终实现锚杆全长锚固。从检测结果可以看出巷道帮部的围岩变形得到了有效的控制,变形量被控制在100 mm以内。新支护方案确保锚杆的锚固力和扭矩力,注浆饱满,能更好地充填裂隙、固结岩体和土层,改良了围岩的岩性,充分发挥围岩的自身支承力,保障了巷道安全施工顺利进行,提高了软岩工程的可靠性和安全性。     

深部煤巷帮部软弱煤岩锚杆(索)支护合理性评价方法

选择合理方法,对深部煤层巷道帮部软弱煤岩锚杆(索)支护合理性进行评价,具有重要的工程实用价值。选择煤岩变形等速阶段变形速度值作为评价指标,在确定深部煤层巷道帮部锚杆锚固区、锚索锚固区以及帮部煤岩变形不同区段煤岩承载力得到充分发挥时的等速阶段变形速度合理取值基础上,通过监测深部煤层巷道帮部不同区段煤岩变形随时间演化特征,分析不同区段等速阶段软弱煤岩变形速度值,并与合理值比较,来评价锚杆、锚索支护参数的合理性,进而选择合理的支护参数。在煤岩变形早期,即可判别支护合理性,并能及时进行支护参数调整,在保证安全的基础上,使支护成本最低。     

全长预应力锚固强力支护系统的应用研究

为解决复杂困难巷道条件下传统锚杆支护体系存在的问题,从理论上分析了不同锚固方式对巷道支护的影响,得出了全长预应力锚固具有端部锚固和全长锚固的优点,能够在较长的锚杆杆体上施加预应力,增加了对围岩离层及错动的敏感度。采用数值模拟计算方法分析了不同锚固方式对锚杆支护附加应力场的影响,得出提高全长预应力锚固锚杆扩散效果的有效途径是先施加预应力而锚固剂后固化。在潞安矿区进行井下工业性试验,对全长预应力锚固状态下锚杆受力分布及变化进行了监测,锚杆锚索受力基本稳定,锚杆最大受力122 kN,锚索最大受力387 kN。矿压监测数据表明：全长预应力锚固强力支护系统优于传统支护,能有效控制围岩变形,支护效果良好。     

大变形煤巷锚注支护一体化技术及应用

为解决云驾岭矿煤巷变形大、围岩破碎、支护困难、返修率高等工程问题,采用地质调查、理论分析、数值计算、物化分析、现场测试和实验室试验等手段,揭示大变形煤巷围岩失稳破坏机理。基于深、浅部注浆加固,建立双层环状支护带承载体系,提出切圆拱断面、帮部深孔锚索支护、护表加强的锚注支护一体化技术。工程应用表明:浅部注浆封闭巷道周边破碎围岩,与锚杆联合形成内部支护带,提高两帮围岩强度;深部注浆配合加长锚索形成主动支护带,以锚索端部为锚固点,使浅部、深部围岩形成有机整体,增强围岩承载强度;护表加强实现应力均匀分布,提高表面支护刚度并增大有效支护面积。现场监测显示,该技术有效降低围岩变形,保障了巷道围岩稳定。     

新峪矿锚杆支护的研究与应用

新峪矿在开采9#、10#、11#煤层时,巷道顶板为6300mm厚的煤层以及800mm厚的泥岩,采用6根直径为22mm、长为2200mm的螺纹钢全长锚固锚杆,锚杆排距为1000mm,再配合合理的锚索和钢带的支护形式,就能够有效控制巷道的围岩,既保证了施工安全,又提高了掘进速度,与原来的工字钢架棚支护相比,掘进速度由日进9000mm提高到日进15000mm,支护成本减少了38%,达到了矿井安全快速掘进的目的。