大倾角软岩回采巷道围岩失稳特征及支护分析

通过对大倾角煤层软岩回采巷道失稳特征的理论分析,建立了大倾角煤层软岩回采巷道围岩失稳状态方程,结合耦合支护思路分析,提出了大倾角煤层软岩回采巷道耦合支护方案,并运用数值计算、相似模拟实验及现场支护试验监测对回采巷道耦合支护方案进行综合分析。结果表明:回采巷道顶板失稳呈弧形非对称破断,两帮失稳主要表现为三角形破断体剪切滑移,破坏严重处位于帮角上部,顶板偏中上部破断是围岩失稳诱发点,围岩稳定性与煤层倾角、剪切面长度及煤岩体物理力学参数有关。巷道支护后,沿煤层倾向围岩塑性破坏区较小,顶板离层量保持在合理范围内,提高两帮支护强度利于巷道围岩稳定。     

大倾角煤层回采巷道顶板稳定性分析

大倾角煤层回采巷道顶板稳定性是实现煤炭企业实现安全高效生产的前提条件。本文通过对大倾角煤层回采巷道顶板支护系统稳定性进行分析,得出顶板三角形危岩体是影响大倾角煤层回采巷道顶板稳定性的主要原因,通过计算确定出顶板三角形危岩体垮落条件,为大倾角煤层回采巷道的合理支护提供了依据。     

大倾角软岩回采巷道锚网索支护改革与实践

为解决大倾角煤层软岩回采巷道支护难度大和支护成本高的问题,以某矿2920采煤工作面运输巷为例,利用理论分析、现场观测与数值模拟等手段对巷道应力环境和原巷道支护效果进行了综合研究,采用高强度高预紧力锚网索支护设计方法对该运输巷进行锚网索支护改革。实践证明,采用该支护设计方案和施工方法,大倾角软岩回采巷道实现了稳定支护。     

大倾角软顶软煤回采巷道支护技术

为解决大倾角软顶软煤回采巷道的变形与失稳问题,以李子垭矿南二井3102工作面回采巷道支护为研究对象,分析了松软破碎顶板软煤层易冒落加剧了巷道支护难度,原钻爆法破岩和支护施工工艺不合理,由此依据煤层地质条件和巷道变形破坏特点,确定"锚杆锚索+大托盘+金属网+W型钢带+喷浆"联合支护和"管棚+注浆"超前支护方案,并采用FLAC3D有限差分软件对支护方案有效性进行计算,分析显示巷道位移为22～140mm、垂向应力125～198MPa,巷道围岩应力集中得到有效控制。     

大倾角煤层工作面端头支护及超前支护技术

针对王洼煤矿E1108大倾角综采工作面煤层赋存条件复杂、顶板倾角变化大,工作面上下端头及两巷超前支护段顶板维护困难的实际情况,研究制定了工作面上下端头顶板支护技术措施,分别提出了回采巷道在顶板倾角小于5°、5～15°、大于15°不同阶段的超前支护技术方案。现场实践表明,当回采巷道顶板倾角大于15°时,采用挖底、接顶超前支护技术措施后,顶板下沉速度显著减小,运输巷超前支护段顶板最大下沉量为170 mm,回风巷超前支护段顶板最大下沉量为230 mm,既满足了巷道回采层位的要求,又保证了回采期间巷道超前支护段顶板的稳定性。     

大倾角“三软”煤层巷道关键部位强化支护技术研究

大倾角"三软"煤层回采巷道围岩变形严重、支护难度普遍较大,为提高此类巷道的围岩控制效果,通过建立巷道围岩力学模型,对巷道顶板、两帮、底板岩层受力情况进行了系统分析,确定了围岩变形的关键部位及主要影响因素,结合复合顶板巷道不同层位组合抗弯强度变化特征,分析了巷道关键部位强化支护机理,提出了"强帮固顶、强顶护帮"的联合支护技术思路与方案。工程实践表明,大倾角"三软"煤层回采巷道在层位选择合理的情况下,通过采用关键部位强化支护技术,能有效提高巷道整体承载能力,巷道围岩变形量减少80%以上,效果显著。     

深井强采动影响下软岩巷道控制技术研究

以朱集煤矿位于软岩中的底板巷为工程案例。该巷道顶板岩层破碎,原支护体系失效,在临近工作面回采的强动压下,为保证巷道仍可使用,通过对原有支护体系支护状况的分析及围岩破坏程度的分级,提出采用高密度的短锚索加强层状破碎顶板的整体性形成刚性梁结构,联合单体支柱被动支护,有效控制了巷道顶板垮落、整体下沉现象,保证了整条巷道的有效通风面积。为大范围顶板破碎,锚索无法生根的中等跨度以下软岩巷道加固提供了工程范例。     

大倾角煤巷锚索网支护技术在庇山矿的应用

庇山矿回采巷道垂深820~980m,巷道压力大、煤层倾角大,原有架棚支护巷道变形严重。通过探索采用锚索网支护技术,巷道变形得到有效控制,解决了大倾角煤巷顶板回采巷道支护难题。矿压观测结果显示:巷道围岩变形在巷道使用允许范围内,满足安全生产需要,取得良好效果。     

不同煤层倾角锚杆支护巷道围岩受力特征物理模拟研究

为了研究煤层倾角变化对锚杆支护回采巷道围岩力学特征的影响,结合淮南矿区大倾角煤层开采地质和技术条件,应用自制相似材料模拟旋转试验架,建立了煤层倾角为0°,30°和45°的锚杆支护回采巷道的相似材料模拟模型,系统分析了不同煤层倾角锚杆支护回采巷道围岩应力、变形和破坏特征。随煤层倾角增大,巷道围岩应力分布和变形的非对称性特征更加明显;倾角越大,巷道围岩的整体稳定性越差。研究得出顶板、高帮和底板是大倾角煤层实体煤回采巷道围岩稳定性控制的关键部位,揭示了煤层倾角变化对锚杆支护巷道围岩力学特征影响的作用机理。工程应用表明,大倾角煤层回采巷道围岩稳定性控制的关键是根据巷道围岩非对称结构特点和围岩力学特征的非对称性,采用非对称锚网索组合支护,并不断改进支护材料、优化支护参数、加强施工工艺和质量管理。     

回采工作面巷道优化设计分析及刚性支护

三软煤层工作面回采巷道使用刚性支架支护,效果良好。白坪矿对11211工作面回采巷道进行了优化设计,在给定支护材料长度的条件下通过计算,得出巷道两帮倾角为60°时巷道横截面面积达到最大值,此时支护效果最优。对回采巷道采用了刚性支架支护,同时对巷道的支护进行了力学分析与实测比较,发现巷道顶板和两帮最大移近速度非常接近,说明巷道刚性支架支护设计强度基本合理。     

“三软”煤层煤巷掘进支护技术方案研究

"三软煤层"巷道支护问题一直是困扰生产的难点之一。文章通过对永华煤矿"三软煤层"煤巷矿压规律进行分析,提出了支护方案。实践表明,该方案技术合理可行,达到了预定的支护效果。     

软弱厚煤层巷道变形特征及支护技术

针对软弱厚煤层巷道支护中存在的问题,分析了软弱厚煤层巷道变形破坏特征,提出采用由高预应力锚杆、单体锚索、锚索桁架组成的联合支护系统。以金海洋公司5203巷道为例,分析了生产地质特征,并将该套支护系统应用于现场支护试验,试验结果显示顶板控制效果良好,对同类巷道的支护设计具有一定的参考价值。     

松软煤层大采高综采工作面巷道矿压显现实测与分析

为掌握松软煤层大采高工作面巷道矿压显现规律,进行了巷道表面围岩变形和顶板离层监测,结果表明:巷道表面围岩变形分为3个阶段,即超前支护范围外缓慢变形,超前支护范围内快速变形和剧烈变形;超前支护范围外顶板离层量较小,超前支护范围内离层量增加较快;锚固区内离层量在安全范围内,但锚固区外离层量较大,应当调整支护系统。     

Composite active control system of roof and side truss cable for large section coal roadway in fold coal pillar area

In order to solve the surrounding rock control problem of large section gangue replacement roadway under complicated conditions, this paper analyzed the impact to the roadway controlling produced by the geological conditions such as high ground stress, folded structure tilted roof asymmetry and soft wall rock, and built the tilt layered roof structural mechanics model to clarify the increase span mechanism of the weak coal instability. Then, we proposed the combined control system including roof inclined truss cable, coal-side cable-channel steel and intensive bolt support. And then by building the structural mechanics model of roof inclined truss cable system, the support principle was described. Besides, according to this model, we deduced the calculation formula of cable anchoring force and its tensile stress. Finally surrounding rock control technology of large section roadway in fold coal pillar area was formed. Field practice shows that the greatest roof convergence of gangue replacement roadway is 158 mm and coal-side deformation is 243 mm. Roadway deformation is controlled effectively and technical support is provided for replacement mining.     

多类型复合顶板锚杆预应力场分布特征及支护优化

针对煤矿巷道顶板岩层结构的多样性与复杂性,通过大范围顶板原位强度测试和围岩结构窥视,对巷道顶板结构类型进行划分,对比分析了不同顶板类型和锚固参数下锚杆预应力场的分布特征,对复合顶板巷道锚固参数进行了优化,结果显示:晋能集团阳泉矿区主采煤层巷道顶板类型可分为软弱型、软硬相间型、下硬上软型和硬软相间型;无论是单一岩层还是复合岩层,锚杆预应力整体上呈“两拉一压”的分布特征;在复合岩层中,层理面是阻碍锚杆支护应力传递的主要因素,层理面越多,形成的有效压应力范围越小;通过施加高预紧力和使用大护表构件,可以有效扩大锚杆压应力区范围;通过调整锚固长度或锚杆长度,使层理面位于压应力较高的区域,可以有效避免巷道顶板垂向离层和水平错动。以软弱型顶板巷道为例,开展复合顶板巷道围岩锚固支护优化现场实践,验证了理论研究的可行性。     

三软煤层底板岩巷变形分析与加固技术

基于料石砌碹拱形支护的三软煤层底板岩巷易发生变形,为有效控制软岩巷道变形量,减少巷道维护次数,通过对米村煤矿-150 m水平水仓硐室围岩物理化学性质分析、地质构造和原支护形式及巷道破坏特征分析,分析了巷道失稳的主要原因,基于巷道围岩松动圈支护理论和软岩工程支护原则,提出了适合于软岩巷道的锚网索＋喷浆壁后注浆＋可缩性U型钢支架的联合加固技术,经连续3个月的巷道变形监测,巷道帮部最大水平位移37 mm,顶底板最大移近量52 mm,此联合加固技术能有效控制软岩巷道变形。     

软弱再生顶板巷道围岩失稳机理及其控制原理与技术

针对软弱再生顶板巷道围岩大变形问题,结合现场调研、室内试验、理论分析等手段研究了软弱再生顶板围岩失稳机理,并提出了针对该类围岩的控制原理、支护原则和支护技术。研究表明:软弱再生顶板具有自稳平衡拱结构,但极其不稳定。在扰动作用下快速松散、破碎,表现出局部到整体的连锁失稳特征。基于再生顶板围岩条件提出再生顶板"抛物线-半双曲线"扩展力学模型,即再生顶板平衡拱边界在纵向上以"抛物线"形式向上扩展,横向上以"半双曲线"形式延伸。巷道底臌使得两帮整体下沉或两帮肩角处破坏造成再生顶板自稳平衡拱结构不断地向围岩深部转移。根据该模型计算发现,此时棚架上的载荷增加更快。再生顶板松散范围的非线性增加使得棚架上的荷载急剧增加,围岩变形量增大,最终导致巷道整体失稳。因此,提出了"护底→固帮→控顶"的软弱再生顶板围岩控制基本原理。结合州景煤矿再生顶板巷道实际情况,通过疏干排水防止底臌、改善棚架结构加强帮、顶支撑,形成了"强化整体约束、优化棚架结构和架间协同控制"的支护原则,具体形成了"双层金属网+预支撑囧型棚架+可缩性纵向连接器"的组合支护技术,经工程试验表明该支护技术可有效控制软弱再生顶板巷道围岩初期的稳定,后期回采时建议采用"三支一体"支护体系进行加强支护,控制再生顶板围岩回采期间的稳定。     

锚杆锚索联合支护在松软破碎煤层巷道中的应用

某矿150109运输平巷围岩煤质松软,煤壁极易片帮,巷道成型较差,顶板比较破碎,给顶板支护带来很大困难。为此利用地质力学测试及钻孔窥视的方法来了解顶板的基本形态,采用动态信息支护设计法对该巷道的支护参数和方式进行研究确定并在现场进行了应用。根据巷道中安装的综合测站监测数据,表明提出的高预应力锚杆锚索联合支护是该类松软破碎煤层巷道的有效支护手段。     

高地应力软岩巷道锚网索拱协同耦合支护技术研究

针对高地应力软岩巷道变形量大、持续时间长、难于支护的问题,以锚网索拱协同耦合支护思路为指导,通过现场钻孔观测、支护参数计算、数值模拟分析,对巷道关键部位锚索二次耦合支护技术进行了研究,提出了合理的支护体系方案.研究结果表明,锚网索拱耦合支护方式可以有效调整深部围岩强度,减小巷道变形量.在试验巷道顶板中线25°左右范围内...     

深部开采软岩巷道过断层围岩控制技术研究

为解决山西马道头煤矿三采区轨道大巷通过F13断层时,由于地质构造复杂,顶底板岩层比较软,导致支护难度较大的问题,采用FLAC^3D软件对原支护措施下巷道围岩稳定性和加强支护后巷道围岩稳定性进行数值模拟,确定通过强化竖向支护来控制围岩变形。采用25U型钢强化巷道顶板、两帮支护,混凝土+网片底板加强支护。新的支护措施实施后,对巷道顶板位移量进行了考察,考察结果显示,加强支护措施可靠。