过逆断层掘进巷道合理支护方案确定

为确定店坪煤矿2003巷掘进过逆断层巷道的合理支护方案,文章通过理论分析、数值模拟、现场实测的方法,分析了巷道围岩变形的变形特征,最终提出了掘进巷道过逆断层期间巷道的锚网索合理支护方案,主要得到如下结论：1）掘进巷道过逆断层前后巷道围岩锚网索支护方案中,锚杆长度2.5 m,锚杆间排距600mm×600mm;锚索长度7 m,锚索间排距为1000 mm×1200 mm;2）巷道顶板的垂直变形和两帮的水平变形均呈现“中间大、两端小”的特征,其中最大顶板下沉量为100 mm,最大两帮移近量为29 mm;3）现场实测结果显示在巷道掘进21天后,巷道顶底板移近量和两帮移近量的增长变化不大,最终巷道顶底板移近量和两帮移近量分别维持在95mm和60mm左右。掘进巷道围岩变形得到有效控制,巷道支护效果良好。     

东周窑煤矿8106工作面回采巷道围岩强度分析及支护技术研究

为保障8106工作面回采巷道围岩的稳定,采用现场测试的方式进行围岩强度的分析,根据分析结果得出巷道顶板强度变化起伏较大,岩层厚度和岩性变化较大,巷帮整体强度较低;基于围岩强度测试结果,结合巷道特征确定支护原则,设计巷道顶板和两帮分别采用全锚索和锚杆+短锚索支护,巷道掘进期间进行矿压监测分析。结果表明:支护方案实施后,巷道掘进期间,锚杆索受力正常,围岩处于稳定状态。     

弱黏结复合顶板回采巷道围岩变形与加固技术

针对色连二矿12205工作面回采时辅助运输巷围岩变形破坏严重的问题,从巷道围岩岩性、应力变化、水的弱化作用及原支护结构失稳4个方面分析了巷道围岩失稳的原因,提出了回采巷道加固支护方案,应用FLAC~(3D)数值模拟软件对原支护方案与加固方案进行对比分析。结果表明:工作面回采前加补顶板锚索与增打两帮走向锚索,巷道围岩中垂直应力峰值位置向巷道边缘移动了0.9 m,巷道顶底板与两帮移近量分别降低了274 mm与240 mm,巷道围岩的塑性破坏区范围最小。现场实践表明:工作面回采影响期间,辅助运输巷采用加固支护方案后,顶底板及两帮累计移近量比未加固段平均降低了约50%,该巷道加固支护方案取得预期的效果。     

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。     

东周窑煤矿8106工作面沿空掘巷围岩控制技术研究与应用

为保障5016巷沿空掘巷时围岩的稳定,通过FLAC3D数值模拟软件进行沿空掘巷窄煤柱合理宽度的分析,通过分析巷道掘进期间煤柱和围岩变形规律,确定合理煤柱宽度为6 m,根据巷道的地质条件,设计巷道采用锚网索支护方案,巷道顶板采用全锚索支护,煤柱帮采用锚杆支护,回采帮采用锚杆+锚索支护,在巷道掘进期间进行围岩变形量的监测分析。结果表明:支护方案实施后,巷道掘进期间顶底板和两帮移近量的最大值分别为98 mm和168 mm,围岩控制效果较好。     

桁架锚索在综放工作面大断面巷道补强加固中应用

14208辅运巷巷道围岩变形严重,原有的锚网索支护体系中部分锚杆、锚索失效,给巷道使用安全带来威胁,提出采用桁架锚索对14208辅运巷断层影响区加固,并对桁架锚索围岩控制原理以及现场加固方案进行设计.现场应用后,14208辅运巷断层影响区在邻近采面动压影响下围岩始终保持稳定,期间顶板、巷帮变形量分别控制在162mm、1...     

高应力松软底板巷道底鼓机理及锚+桩控制研究

软岩底板巷道常表现出底鼓变形破坏,尤其是受采动和构造应力影响时底鼓尤为严重。以双柳矿3313抽采巷道为工程背景,采用解析分析、数值模拟的方法对巷道底鼓机理及稳定控制对策进行了研究。分析表明：构造应力使巷道围岩的水平应力增大2.1倍,采动影响使巷道围岩垂直应力增大2.1～3.5倍,由此导致巷道底鼓滑移破坏力增大2.45～2.91倍。提出通过增打两帮斜拉锚索以降低帮部垂直应力、增加底部钢板桩以降低底板水平应力的底鼓控制优化方案,研究表明：增加巷帮斜拉锚索可使两帮垂直应力降低15.1%,增加底部钢板桩使底板水平应力降低18.3%。采用优化的支护方案后,巷道稳定性的改善效果明显,巷道两帮收敛量减少73.6%,巷道底鼓量减少73.1%,塑性破坏区减少61.5%,实现了巷道整体稳定。优化的支护方案在双柳矿新掘抽采巷的应用取得了良好的效果,从而为高应力区松软底板巷道支护提供了借鉴。     

孤岛工作面动压巷道高强锚(杆)索联合支护技术

针对高应力孤岛工作面围岩破碎巷道支护难的问题,以国阳一矿81202回风巷为研究对象,结合其采矿地质条件,分析了孤岛工作面围岩破碎巷道的破坏失稳机理,提出了锚杆与高强锚索联合支护的优化方案,采用FLAC3D软件模拟了优化方案与原支护方案对围岩变形的控制效果。结果表明:采用锚杆与高强锚索联合支护后,81204工作面回风巷在掘进及回采期间,巷道顶底板相对移近量分别减小了23%和63%,两帮移近量分别减少25%和60%。     

王庄煤矿8105孤岛工作面巷道支护参数数值模拟分析

以王庄煤矿8105孤岛工作面运巷为例,通过FLAC3D软件模拟不同锚杆支护参数条件下巷道围岩的变形,最终确定巷道支护方案为:顶锚杆间排距800 mm×800 mm,窄煤柱帮锚杆间排距700 mm×800 mm,实体煤柱帮锚杆间排距900 mm×800 mm,并采用锚索补强。现场应用结果表明,确定的支护方案合理,支护效果良好,巷道围岩变形在预计范围内,并且巷道掘进成本明显降低。     

采掘相向沿空掘巷动态分段围岩控制技术

以付村煤矿3上411工作面运输巷掘进期间受3上408工作面采动动压影响为背景,对3上411运输巷迎3上408回采工作面掘进过程进行数值模拟分析。根据应力监测结果将动压影响巷道分为3段,并对其进行动态分段围岩控制:实体煤掘进段采用锚网索梁联合支护,锚索采用平行交错式三花布置方式;动压剧烈影响段在实体煤掘进段的基础上加大支护密度,为了增加锚杆的整体性和整体支护强度,顶板和两帮的锚杆采用Ф14 mm钢筋梯连接,锚索采用平行五花式布置方式;采后稳定段受动压影响较小,为加快掘进速度采用锚网喷支护。现场监测表明,3上411运输巷顶底板和两帮位移均小于200 mm,有效地控制了采掘相向动压巷道的围岩变形。     

高应力扰动破坏区巷道围岩稳定性控制研究

高应力扰动破坏区巷道围岩裂隙发育,其巷道内部的支护结构易受施工与环境的影响而失稳破坏,因此加强对高应力扰动破坏区巷道围岩的稳定性控制至关重要。针对某矿3316工作面的地质特征,采用现场实测方法对采动过程中围岩裂隙的发育特征进行分析;结合采动机理分析与数值模拟研究,对原支护方案进行了相应优化;将优化方案应用于抽采巷中,并通过工程监测对其围岩稳定性进行评价。结果表明：采用优化方案支护后,两帮载荷相近,不对称性得到较好控制,顶帮锚杆受力在合理范围内;顶板锚索的工作载荷峰值下降至174.2 kN,减为屈服载荷(500 kN)的33.4%;测站顶底板变形量、两帮移近量较小,抽采巷围岩变形得到稳定控制。     

六盘区煤层大巷注浆加固技术应用

针对长平煤业公司六盘区大巷煤层存在强度低,节理、裂隙发育,沿煤层顶板掘进的大巷断面较大,矿山压力显现,变形位移量大等问题,采用了“巷道喷浆+巷帮顶板注浆+两帮锚索补强”综合加固方案。实践结果表明：巷道顶最大移近量为159 mm,两帮移近量最大为131 mm,重塑了巷道围岩的稳定性,提升了巷道围岩自身承载能力,解决了巷道大变形的问题。     

基于煤巷两帮基础刚度效应的控帮护巷支护原理

煤层巷道两帮煤体相对顶底板岩层强度低、可变形性强,两帮煤体大变形对巷道围岩整体稳定性有着极其重要的影响。基于煤巷两帮煤体严重变形的工程实际,考虑巷道两帮煤岩体的可变形性,建立了由Winkler可变形基础支承的顶板悬梁力学模型,分析并揭示了顶板的弯矩和挠度分布特征及规律,提出了基于煤巷基础刚度效应的"控帮护巷"支护原理:通过加强两帮支护提高锚固煤体的基础刚度,控帮支护的直接控制两帮煤体的变形和破坏,并进一步通过基础刚度效应改善整个巷道围岩的应力状态,抑制顶底板变形破坏,提高围岩承载能力和稳定性。通过数值模拟分析与现场工程试验,对基础刚度效应和"控帮护巷"原理进行了分析和验证。研究表明:在两帮垂直集中应力作用下,巷帮煤体压缩变形明显,顶板岩层随基础变形而弯曲下沉,两帮基础刚度对顶板变形量影响显著,是顶板变形的关键影响因素;在顶板支护相同的条件下,加强两帮支护不仅使掘进和采动影响期间的两帮的塑性破坏范围和移近量显著缩小,还有效地控制了顶底板的变形破坏情况,是巷道围岩整体稳定性控制的有效途径。研究工作深化了煤巷围岩控制中对巷帮支护重要性的认识,揭示了控帮护巷的支护机理。     

小回沟煤业构造带大变形巷道围岩加固技术

针对小回沟煤业2204运输巷掘进过构造带围岩变形破坏严重的问题,分析了巷道围岩的破坏原因,提出了“底板注浆锚索+巷帮分次注浆+巷帮预应力锚索”的联合支护方案。现场应用结果表明：巷道掘进通过背斜轴部后,围岩变形在30 d后趋于稳定,其顶底板最大移进量为140 mm,两帮最大移进量为160mm,整体变形量较小,加固方案能够及时有效地控制围岩变形,满足矿井安全高效生产需求。     

近断层大断面巷道变形分析与控制

为了解决近断层大断面巷道的支护难题,针对山西晋城赵庄矿近断层大断面巷道53121巷在掘进期间发生顶板剧烈下沉、两帮非对称变形和支护结构失效的现象,通过现场调研和数值模拟,分析近断层大断面巷道变形破坏的特征和原因。结果表明,断层面剪切滑移破坏、围岩松软破碎、支护结构针对性差是造成大断面巷道变形破坏的原因。利用非对称支护原理,提出该巷道围岩的控制技术,即顶板采用全锚索支护方式控制大断面巷道顶板下沉,两帮采用锚杆+锚索非对称支护技术控制大断面巷道两帮非对称变形,促使支护结构均匀承载,从而控制巷道围岩变形。工程实践表明,采用新支护方案后,围岩变形得到有效控制,巷道稳定性大幅提高。     

厚煤层回采巷道掘进层位与支护方案优化分析

针对厚煤层回采巷道,采用数值模拟分析了沿顶、沿底2种掘进方案下锚杆、锚杆索及锚杆索+梯子梁支护巷道围岩垂直变形规律。沿顶掘进时,锚索+梯子梁的悬吊控顶作用通过控制顶板下沉显著减少了巷道底鼓,使得最大底鼓量从729 mm降低至175 mm,沿底掘进时,支护方案变化对巷道垂直位移的影响不大。工业性试验后,矿压实测结果与数值模拟结果较吻合。     

掘进巷道应力区围岩变形机理及控制技术

针对2305巷450～530 m段过F7断层应力区时,顶板出现下沉、破碎、支护失效,应力区侧巷帮出现片帮、移近量大等围岩变形现象,分析得出2305巷围岩变形主要由构造应力、围岩特性、支护强度以及支护设计等原因所致,根据实际生产情况,对顶板采取“注浆+JW型锚索吊棚+π型钢棚”联合治理措施,对断层侧巷帮采用“超前管棚注浆+桁架锚杆”联合支护技术,通过实际应用效果来看,巷道应力区采取综合治理技术后,顶板下沉量控制在0.17 m以下,巷帮片帮深度控制在0.40 m以下,提高了应力区巷道成型率,保证了巷道安全快速掘进。     

红山煤业S01轨道巷顶板围岩控制技术研究与应用

为保障S01轨道巷顶板围岩的稳定,采用FLAC~(3D)数值模拟软件进行锚杆索支护参数分析,根据数值模拟结果得出,顶板锚杆合理的间距和排距分别为700 mm和800 mm,帮部锚杆的合理间距和排距同顶板,顶板锚索的合理布置方式为"2-1-2",根据顶板巷道的具体特征,结合锚杆索支护参数的模拟结果具体进行支护方案设计,并在巷道掘进期间进行围岩变形监测分析。结果表明,巷道掘进期间,围岩在现有支护方案下顶板最大下沉量和两帮最大收敛量分别为15 mm和28 mm,围岩处于稳定状态。     

深部巷道围岩承载圈演变规律与支护技术北大核心

以郭屯煤矿-670辅助水平轨道巷为工程背景,通过承载圈力学模型分析巷道围岩应力变化,采用FLAC^(3D)软件对不同掘进距离、侧压系数和垂直应力下的巷道围岩应力变化进行研究;分析不同长度的锚杆和锚索对承载圈的控制作用。结果表明:随着巷道向深部扩展,承载圈也向巷道深部转移且厚度增加,巷道顶底板应力较两帮应力变化大,承载圈形状由圆形向椭圆形变化;发现锚杆主要控制承载圈内边界,减小巷道围岩浅部的破坏;锚索主要控制承载圈外边界,影响巷道围岩应力分布。根据承载圈理论及对锚杆锚索对承载圈的控制作用提出“锚网喷+锚杆+锚索”联合支护方案;应用表明:“锚网喷+锚杆+锚索”联合支护技术对该矿巷道围岩控制有较大的技术优势。     

煤矿大断面托顶煤巷道变形机理及控制技术研究

为了解决煤矿大断面托顶煤回采巷道支护问题,以王庄煤矿7105工作面运输巷为工程背景,通过数值模拟分析了大断面托顶煤巷道裸巷平衡时围岩塑性区形态、位移及应力演化规律;基于普氏自然平衡拱理论,建立了两帮稳定时大断面托顶煤巷道顶板冒落拱力学模型,通过数学计算得到了分层冒落拱高度,运用两帮塑性区力学模型计算托顶煤巷道帮部塑性区宽度,结合数值模拟方法,设计了锚杆锚索联合支护参数和支护方案,并应用于工程实践。研究结果表明:巷道周边出现"蛙形"塑性区,顶板拉伸破坏区呈规则穹隆形,与巷道顶板普氏拱效应相吻合,托顶煤离层严重,冒落拱高度超过托顶煤厚度;两帮在该工况下塑性区发展有限,帮部较为稳定;在厚顶煤存在情况下,大断面托顶煤巷道变形特点是顶板最大,帮部次之,底板最小。现场监测结果证明,借助大断面托顶煤巷道顶板冒落拱力学模型、两帮塑性区力学模型理论计算,结合数值模拟比选的巷道锚杆支护参数和支护方案,能有效控制围岩变形,保持巷道稳定。