极破碎软岩巷道失稳机理与动态迭加耦合支护技术研究

基于赵庄矿极破碎软岩巷道长期矿压监测、围岩力学参数测试与矿物成分分析及松动圈测试等成果,分析了巷道围岩变形破坏的特点,揭示了极破碎软岩巷道变形失稳机理;针对该矿极破碎软岩巷道提出了由预留变形量、锚网索喷耦合支护、二次锚注加固组成的动态迭加耦合支护技术方案,并通过相似模型试验和井下工程实践对该技术方案的支护效果进行了验证。研究表明：通过预留变形量释放围岩中的变形能和高应力,顶板高预应力锚索、帮部高预应力锚杆和低预应力锚索实现“控顶卸压”,低压浅孔充填和高压深孔渗透注浆相结合形成积极有效的锚注支护结构和多层组合拱(梁)结构,底角和底板锚注有效控制巷道底鼓,从而实现对极破碎软岩巷道围岩变形的有效控制。     

锚网索支护在高应力破碎软岩巷道中的应用

基于软岩巷道变形破坏力学机制,分析了泉店煤矿深部破碎围岩巷道支护情况,在一次锚网索支护的基础上进行了二次锚网索耦合支护,有针对性地对原有支护体进行了结构补偿,有效抑制了巷道围岩的离层及变形,确保了巷道支护的安全。     

锚网-锚索耦合桁架支护技术在泉店煤矿的应用

巷道围岩岩性松散、破碎,应力集中程度较高,围岩体整体强度偏低,在高应力作用下巷道围岩剪胀变形较为强烈,局部承载结构破坏诱发锚网支护大面积失效,承载结构稳定性降低。实施锚网—锚索耦合支护技术,根据位移分析原理,确定支护系统二次耦合支护的最佳时间(段),在关键部位实施支护体和围岩的再次耦合,最大限度地发挥围岩的承载能力,从而使支护体的支护抗力降到最小。     

软岩巷道锚网支护参数数值模拟研究

本文利用充分变形离散单元法对平六矿松软破碎围岩回采巷道锚网支护参数进行数值模拟,详细分析了不同锚网支护参数对控制围岩变形的影响规律.其研究结果对控制围岩应力和变形稳定所需的最佳锚网支护参数具有较好的指导作用.     

动压巷道锚注加固的数值模拟

锚注加固通过注浆将破碎围岩凝结成整体,改善围岩的结构及其力学机制,提高了围岩的强度。将锚杆和注浆加固相结合,形成锚注一体化,本质上实现了围岩作为支护结构的一部分,大大提高了支护结构的承载能力。文章对动压破碎巷道锚注加固前后围岩变形情况进行了数值模拟,根据计算分析进行了现场支护试验。监测结果表明:锚注加固显著提高了围岩的强度和承载能力,有效地控制了动压巷道的损伤变形。     

锚网喷注支护技术在深水平破碎岩层的应用

深部软岩巷道具有非线性大变形特征,单一的支护方式难以控制.锚网喷注支护是锚网喷支护与注浆加固共同作用的一种耦合主动支护方式,可以改变围岩力学参数,提高围岩强度.结合兴安矿四水平新副井井底车场木棚段返修的工程实践,分析了锚网喷注支护的工程特点.工程应用效果表明,锚网喷注支护显著提高了围岩的强度和承载能力,有效地控制了深部软岩巷道变形问题,是一种有效控制深部软岩巷道变形的支护形式.     

1402皮带顺槽耦合支护技术研究

为实现1402皮带顺槽围岩变形有效控制,针对二1煤层倾角较大、煤体破碎且松软特点,提出针对性优化巷道断面及耦合支护技术控制围岩变形,顺槽断面为倒梯形可在一定程度降低围岩局部应力集中程度,综合利用锚网带+锚索+锚索梁耦合支护,强化薄弱环节支护,减少围岩变形。现场应用后,顺槽顶板、底板、两帮变形量最大分别为36 mm、97 mm、96 mm,围岩支护体系可靠运行。     

深井穿断层破碎带软岩巷道围岩控制技术研究

在总结刘庄煤矿穿断层破碎带软岩巷道围岩破坏特征的基础上,分析了巷道围岩破坏原因,并结合该矿东一轨道大巷施工难点,提出了巷道围岩分步耦合支护技术方案,包括预留巷道围岩变形量、初次锚网索喷耦合支护、滞后围岩注浆加固及帮角和底板锚注加固。现场工程实践表明,采用分步耦合支护技术,巷道拱顶最大下沉量为38mm,两帮最大水平位移量为122mm,底鼓最大位移量为193mm,有效解决了刘庄煤矿深井软岩巷道穿断层破碎带施工围岩稳定控制难题。     

深部轨道下山围岩破坏与控制技术研究

针对某矿轨道下山围岩破碎、变形严重的情况,在分析了原支护环境下巷道的变形、破坏的原因基础上,提出了锚网索喷+U型钢耦合支护技术,设计了合理的支护参数。经过数值模拟分析和现场矿压观测,结果表明:新的支护方式能够较好地控制巷道围岩变形,满足安全生产的要求。     

动压巷道锚注支护数值模拟研究

锚注支护将锚杆和注浆加固结合在一起,实现了锚注一体化．通过注浆将破碎围岩胶结成整体,改善围岩的结构及其物理力学性质,提高了围岩的强度,真正实现了围岩本身作为支护结构的一部分,大大提高了支护结构的承栽能力．本文采用大型有限元数值模拟软件ANSYS,对动压巷道锚注支护前后围岩变形破坏规律进行了数值模拟,对锚注支护前后围岩的应力、位移及塑性区的变化情况等进行了系统分析,结果表明锚注支护显著提高了围岩的强度和承栽能力,有效的控制了动压巷道的损伤变形．     

巷道围岩应力壳力学特征与工程实践

综合采用数值模拟、理论分析和现场观测,深入研究了巷道围岩力学特征及其对围岩稳定性的影响规律。研究发现,巷道开挖后围岩存在连续包络的高应力束组成的应力壳,巷道处于应力壳内的低应力区,巷道围岩矿压显现受控于应力壳的存在及其空间演化;巷道围岩应力壳的空间分布对巷道围岩稳定性有关键性影响,且存在"稳定"和"非稳定"两种形态,维护巷道围岩稳定性的实质是保证巷道围岩应力壳形态的稳定;通过科学的巷道布置和有效的支护手段"控制围岩最小变形",优化围岩应力壳形态是保证巷道围岩稳定性的关键所在。研究和工程实践均表明:巷道轴向与最大水平主应力方向平行时易维护,在于巷道围岩中易形成稳定态应力壳;两者垂直时巷道难于维护,在于巷道围岩中易形成非稳定态应力壳。揭示了最大水平主应力方向对巷道围岩稳定性影响的内在力学本质。     

近距离残留煤柱下破碎围岩巷道修复技术

针对近距离煤层开采过程中,残留煤柱下部巷道在煤柱集中应力作用下围岩破碎程度高、修复难度大的问题,以山西某矿为工程背景,采用数值模拟的方法分析煤柱底板应力分布规律,结合巷道实际变形特征总结了下位巷道围岩变形破坏原因。认为:残留煤柱底板集中载荷的非均匀性分布,及其引起的支护体承载结构破坏是近距离煤柱底板巷道围岩发生大变形的本质。由此,提出了基于破碎围岩注浆和高强度锚杆支护的巷道修复技术,工程实践表明该技术在有效提高围岩整体性和可锚性的同时,使浅部锚固区与深部围岩相连形成整体承载结构,有效地控制了巷道围岩变形,保障了矿井安全生产。     

软岩回采巷道锚杆支护技术数值模拟研究

采用数值模拟软件FLAC2D,对软岩巷道锚杆支护后围岩变形和破坏规律进行了数值模拟,并分析了支护后围岩的应力、位移及塑性区的变化情况。将数值模拟结果与现场实测结果进行了系统分析,结果表明,对于软岩回采巷道采用锚杆支护,能够有效控制围岩深部的大变形,保持巷道的稳定。     

复杂围岩环境下巷道变形破坏特征及支护技术

针对大佛寺煤矿胶带运输巷支护难题,采用工程地质调查、理论分析等手段,分析了复杂围岩环境下巷道的变形破坏特征,得出围岩特性、底板围岩遇水膨胀、采动影响、支护结构的不耦合是导致巷道大变形的主导因素。提出了"高强高预应力锚杆(索)+底角锚杆"支护技术控制巷道围岩稳定性。工程应用结果表明,该支护形式,可以有效控制巷道围岩的剧烈变形,大幅度提高巷道的安全性。     

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。     

高应力岩层巷道钻孔爆破卸压技术

为了深入研究深部高应力岩层巷道围岩松动爆破卸压技术,针对高应力巷道围岩受采动影响的变形破坏特点,采用FLAC数值模拟软件对深部动压巷道围岩进行了松动爆破卸压模拟,结果表明在松动区域轴向平行于巷道顶板和帮部时,在距巷道顶板和帮部围岩5 m处进行爆破,可以在巷道周围形成一个松动区域,使巷道围岩浅部应力与深部集中高应力隔离开,达到巷道围岩集中应力向深部转移和改善巷道围岩受力状态的目的.通过工程实践,验证了模拟方案的合理性,并使爆破参数得到了优化.     

南方复杂条件下的薄煤层开采巷道围岩支护问题及对策

针对复杂地质条件下南方薄煤层开采巷道出现的大变形与控制等问题,开展了一系列现场调查、理论分析和试验等研究。首先,分析了南方煤层地质条件、巷道变形特点和支护中存在的突出问题,同时进行了大量巷道变形的现场调研;然后,研究了薄煤层巷道变形破坏的影响因素和作用机理,主要体现在泥质岩类的物化膨胀与裂隙扩容、半煤岩巷道接触面滑移、水平构造应力挤压、工程扰动偏应力影响和高瓦斯孔隙压力弱化作用等;最后,阐明了复杂条件下薄煤层开采巷道的控制原理,强调应重视发挥巷道深部稳定岩体的承载能力,增强巷道围岩侧向支护作用,实现高阻让压和改善巷道围岩的整体力学强度等。提出了高强度自动让压桁架锚索支护系统和叠加拱“长、短”密集锚索支护技术,并分别进行了软弱半煤岩巷道的返修控制和松散煤岩体巷道支护技术的现场试验研究。监测表明,支护后的巷道围岩变形量都在可控范围之内,满足生产要求。     

破碎围岩巷道锚网索喷注耦合支护技术的研究与应用

深部软岩巷道具有非线性大变形特征,单一的支护方式难以控制。锚网喷注支护是具有锚网喷支护与注浆加固共同作用的一种耦合主动支护方式,可以改变围岩力学参数,提高围岩强度。文章结合鹤岗矿业集团兴安矿四水平中央石门返修的工程实践,分析了锚网喷注支护的工程特点。经理论分析和工程应用表明,锚网喷注支护显著提高了围岩的强度和承载能力,有效地控制了深部软岩巷道变形问题,是一种有效控制深部软岩巷道变形的支护形式。     

深部复杂软岩巷道围岩破坏分析

针对石嘴山一矿深井软岩巷道锚网喷支护中存在的问题,以岩石物理及力学特性实验为基础,现场破坏情况为依据,从地质条件、围岩性质、支护结构、施工管理等方面分析了巷道围岩变形、破坏的原因,提出了控制围岩稳定性建议,对巷道支护实践有一定的参考价值。     

高应力区沿空留巷围岩现状监测研究与分析

陈四楼矿计划实施沿空留巷的2802运输巷,断层较多,直接顶厚度较大,巷道矿压显现较为明显。针对顶板下沉、两帮外鼓、顶板淋水较大、巷道顶板受压破碎、金属网锈蚀严重、压脱锚杆较多、两帮位移较大等现象,提出在高应力区采用矿压监测的方法,通过对巷道变形现状进行的监测分析,对巷道破坏变形程度有了清晰的认识,对造成巷道破坏变形原因和影响因素有了详细的分析,根据注浆加固可改善围岩结构,提高围岩承载能力及锚杆、锚索锚固性能,是一种较为有效的围岩控制措施,确定了需要采用注浆加固的方式对进行巷道围岩破坏变形治理,并根据现场实际情况对注浆材料的性能提出了要求。