焦家金矿巷道围岩松动圈测试与破碎岩体支护技术

为了准确测定破碎蚀变岩体条件下巷道围岩松动圈范围,选择合理的支护方案与参数,本项目以山东黄金集团焦家金矿为依托矿山开展研究。联合采用岩体超声探测与数字全景钻孔摄像手段,获得了焦家金矿破碎岩体条件下的巷道围岩松动圈范围为1.0～1.3 m。开展焦家金矿现场岩体质量分级,基于分级结果计算破碎蚀变岩体所需支护载荷大小。计算结果表明,在破碎岩体条件下围岩所需支护载荷为51.08～76.17 kPa。依据围岩松动圈测试结果以及围岩支护载荷计算结果,初步确定焦家金矿破碎蚀变岩体应采用管缝锚杆+金属网+喷射混凝土联合支护方案,管缝锚杆长1.8 m,设计锚杆间距为1.0 m,排距为1.2 m,喷射混凝土厚度为50 mm。在此基础上,开展支护方案的现场工业试验,由巷道围岩连续收敛监测结果表明,当应用管缝锚杆+金属网+喷射混凝土联合方案支护后,巷道围岩收敛变形在6个月内不再增长,可有效保证焦家金矿巷道围岩在服务周期内的稳定性。     

深部大断面巷道交叉点围岩稳定性分析及控制技术

针对邢东矿-760 m水平大断面巷道交叉点顶板明显下沉、两帮剧烈收敛、底板强烈鼓起、柱墙岩体破碎松散等巷道变形破坏特征,采用理论分析、数值模拟、工程类比及现场观测等方法,针对性地提出了集多层次交错密集高强度锚杆(索)支护技术、多层混凝土喷层拱支护、壁后注浆加固拱和柱墙浇注混凝土加固于一体的锚喷网注联合支护技术,剖析了深部大断面交叉点具体支护方法的围岩控制机理。研究表明:①当锚杆安装越密集时,压应力叠加所形成承压拱的最小厚度越大,压力拱承载能力越强;②锚杆间距大于700 mm时,喷层结构最大承载力小于0.55 MPa,随着锚杆间距减小至400 mm,喷层承载能力与锚杆间距呈类幂函数增长关系;③喷层结构承载能力与喷层厚度呈类线性关系,即喷层承载能力随喷层厚度增大而线性增大;④数值模拟结果表明围岩塑性破坏深度较大的区域位于顶部两肩窝处,且交叉点大部分塑性区深度小于2.4 m,锚杆长度确定为2.4 m时,能够使得锚杆锚固在岩体的弹性区内。基于以上研究,结合现场地质生产条件确定巷道交叉点围岩支护方案,并进行现场工程应用。工程实践表明,采用锚喷网注联合控制技术后,顶底板、两帮移近量最大分别为166、134 mm,移近速率最大分别为9.8、7.3 mm/d,巷道围岩总体收敛情况较好,有效控制了-760 m水平大断面巷道交叉点围岩变形。     

基于正交试验对深部巷道锚喷网支护参数的设计与优化

针对深部围岩巷道支护问题,通过现场设置测点对地应力进行测试,并在参考深部围岩支护措施基础上,设计正交试验就锚喷网支护措施中各因素对支护的影响进行分析,得到各因素对巷道围岩的变形影响大小依次是喷层厚度、锚杆间排距、锚杆长度、锚杆直径。并借助ANSYS对正交试验得到的使巷道变形和破坏影响最小的最佳组合方案进行优化,通过优化得到了深部岩体的最合理经济的锚喷网支护参数为喷层厚度为80 mm、锚杆间排距为0.8 m×0.8 m、锚杆长度为1.8m、锚杆直径为准42 mm的管缝式锚杆。     

破碎软岩巷道锚喷网支护的应用

针对伽师铜矿巷道岩体的破碎及变形破坏日趋严重等问题,通过工程调研和分析巷道的变形特征及规律,结合锚喷网支护机理和工艺,引进以高强度树脂锚杆、喷射混凝土为核心的联合支护新工艺,使巷道的变形得到了有效控制,工程实践结果表明,巷道断面两帮发生的最大位移量为16.9 mm,顶板发生的最大位移量为22.9 mm;支护成本较原支护成本降低了1193元/m,降低率达51.9%。这些结论对于实际矿山巷道的支护设计与施工具有较好指导意义。     

杨庄矿软岩巷道锚杆与钢管混凝土支架联合支护技术研究

杨庄矿Ⅲ水平南大巷软岩巷道围岩强度低,黏土矿物含量高,吸水泥化现象严重,巷道围岩变形量大,锚杆失效较为普遍。结合南大巷软岩巷道围岩变形特点,设计了锚杆与钢管混凝土支架联合支护方案。巷道断面采用马蹄形,锚杆为Φ20 mm×L1800 mm的左旋螺纹钢锚杆,钢管混凝土支架主体钢管选用Φ194 mm×L8 mm无缝钢管,灌注C40核心混凝土。结合理论计算可知,设计支护方案的极限承载能力大于南大巷围岩荷载,能够维持巷道围岩的稳定。通过数值分析和现场监测分析可知,巷道围岩变形较小,锚杆和钢管混凝土支架支护作用力均小于其极限荷载,支护结构稳定,所以锚杆与钢管混凝土支架联合支护方案满足了Ⅲ水平南大巷软岩巷道支护的要求。     

金川矿区深部巷道喷锚网支护参数研究

与传统的棚式支护相比,锚杆支护可以充分改善巷道维护状况保持巷道长期稳定,有利于提高采掘效率和生产率。金川矿山巷道围岩松软且易发生流变,在使用金属支架时,顶底板、两帮相对移近量为300~500 mm,轻则为100~200 mm,严重时超过1 000 mm。巷道使用锚杆支护时,必须要有较高的支护强度以控制围岩变形。随着金川矿区探明资源量的逐年消耗,大部分采场深度已经超过或逼近600 m,地压增大、巷道收敛变形严重,浅部巷道惯用的喷锚网支护参数在深部巷道支护中矛盾开始显现。针对龙首矿深部巷道支护参数及变形特征,对深部巷道的喷锚网支护参数进行数值模拟研究。经过对锚杆长度、喷射混凝土厚度的模拟研究得出,在金川矿区深部巷道喷锚网支护过程中,将锚杆长度增加至3 m,喷射混凝土厚度200 mm,间排距1.5 m×1.0 m的支护方案可以有效的维持巷道稳定。     

弱胶结软岩巷道支护体系参数优化

弱胶结软岩巷道由于胶结程度弱,完整性较差,具有来压迅速;应力扰动下,围岩变形敏感等特征。利用数值模拟方法,确定弱胶结软岩巷道锚网喷支护体系优化参数为:采用20mm×2.4m左旋无纵肋螺纹钢等强锚杆,五花形布置,锚杆间排距800 mm×600 mm。锚网联合支护施工后,喷射120mm厚的C20混凝土。监测结果表明,采用锚网喷联合支护方案,不仅能够充分调动深部地层的承载性能,还能够有效减小巷道围岩变形量,形成围岩-支护共同作用的支护体系。     

赋存陷落柱、褶曲的煤矿回采巷道围岩支护方法及应用

官地矿2号煤中六采区煤系地层富含陷落柱、褶曲,工作面回采巷道受陷落柱影响,造成围岩变形破碎范围较大,巷道断面收缩严重,锚杆、锚索支护失效。基于此情况,本文提出高强锚杆、锚索、喷射混凝土联合支护方案,通过理论研究、现场工程实践、后期矿压监测的方法,验证提出技术方案的可行性。研究结果表明:该方案参数合理,顶板离层量小于52 mm,回采巷道围岩载荷小于75.5 kN,回采巷道保持围岩可控的稳定状态,为同类巷道支护工程提供参考。     

破碎矿岩巷道分区支护设计与力学分析

"湿喷混凝土+树脂锚杆"支护技术以其良好的应用效果,在井巷工程中得到了广泛应用。针对某矿山矿石围岩破碎、支护难度大的问题,应用喷射混凝土作用机理、喷射混凝土强度与围岩稳定性的力学关系等原理,结合矿山的工程地质现状,对巷道支护方案进行了设计。对于喷层厚度的计算分别应用了冲切破坏理论、黏结破坏理论、剪切破坏理论以及锚杆间荷载原理,最终得出在巷道顶板的混凝土喷层厚度不应小于54mm,巷道两帮的混凝土喷层厚度不应小于15mm。应用组合梁理论对树脂锚杆参数进行分析,结果表明锚杆长度要大于2.56m,间距小于1.53m。根据计算结果进行了巷道支护的现场应用,取得了较好的效果。     

冀家垴风井车场巷道变形破坏分析及支护对策

为解决新元矿冀家垴风井车场巷道的大变形问题,研究了风井车场巷道围岩的性质,系统分析了风井车场巷道的变形破坏模式,提出了优化巷道断面结合钢管混凝土支架+锚杆的复合支护方案,运用FLAC3D对比分析了2种支护方案下的巷道变形破坏特征,并将钢管混凝土支架复合支护方案进行了现场应用。研究结果表明:在原支护方案下顶板下沉量达1 100 mm,两帮收敛量达700 mm,断面收缩率为25%～29%;巷道围岩岩性差、频繁的动力扰动、支护强度低导致了风井车场巷道的大变形;采用钢管混凝土支架复合支护方案后,风井车场巷道围岩控制较好,顶板下沉量为45～55 mm,两帮变形量为25～35 mm,保证了风井车场巷道的正常使用。     

深井软岩巷道钢管混凝土支架支护技术研究

通过对某矿141211运输巷进行现场调查和变形监测,采用室内试验、理论研究、数值模拟、理论计算等研究方法,分析巷道变形破坏特征,揭示了巷道变形破坏机制,确定工程地质条件差、围岩强度低,自稳能力差、支护设计不合理,施工不严、高地应力且受水理作用是巷道变形破坏的主要原因。基于高阻让压耦合支护、关键部位加强支护、围岩强化阻水支护的围岩控制原理,提出了顶帮锚杆网索、帮角高强锚杆、灌浆400mm+钢管混凝土支架的联合支护方案并进行工业试验。试验结果表明:巷道修复后,90d顶板最大变形量108mm,两帮移近量72mm,50d后围岩变形区域稳定,总变形量在可控范围内,支护效果良好。     

深部蚀变岩型巷道锚杆锚索联合支护应用研究

为了确定深部高应力影响下蚀变岩型巷道合理的支护方案,本项目对焦家金矿 15 中段蚀变岩型巷道进行岩体质量分级,计算出分级结果并提出初步支护方案,运用 Unwedge 进行楔形体冒落分析,模拟深部高应力影响下蚀变岩型巷道楔形体大小及初步支护方案合理性,对初步支护方案进行优化分析。根据巷道形状及规格加工制作双钢筋,将其运用到锚杆锚索联合支护方法中,大大地提高了整体支护强度。最终确定深部高应力影响下蚀变岩型巷道采用“树脂锚杆+长锚索+双钢筋+喷射混凝土”联合支护方案。在此基础上,开展支护方案的现场工业试验,由巷道顶帮连续收敛监测结果表明,当应用“树脂锚杆+长锚索+双钢筋+喷射混凝土”联合支护方案支护后,巷道顶帮收敛变形在 1 个月内基本不再增长,可有效保证焦家金矿高应力下蚀变岩型巷道围岩在服务周期内的稳定性。     

望云煤矿150101运输巷锚杆支护参数优化研究与应用

为合理优化150101运输巷的支护参数,基于巷道原支护方案现场应用效果,现采用数值模拟的方式进行锚杆合理参数的分析,根据模拟结果得出锚杆合理排距为1 200 mm,顶板和两帮锚杆合理间距分别为1 100 mm和1 300 mm.根据运输巷具体的地质情况,结合锚杆合理参数分析结果,进行巷道锚网支护优化方案的设计,并在支护优化方案实施后持续进行围岩变形监测。结果表明：运输巷围岩支护方案优化后,巷道掘进期间围岩变形量小,保障了围岩稳定,降低了支护成本。     

金川矿区深部高地应力矿山巷道锚网支护技术

金川矿区深部巷道地应力大、岩体破碎的特点凸显,矿山巷道原采用的锚喷支护方法在施工后具有围岩变形量大且持续时间长、喷射混凝土层掉块剥落及锚杆锚固力下降等问题,难以保证巷道安全可靠。通过对矿区巷道变形特征进行调查研究及理论分析,引入锚杆+TECCO网（无喷混凝土）支护技术来解决其支护难题。所研究的锚网支护具备两大特点：①支护过程中不采取喷射混凝土的方式;②结合巷道围岩变形实际情况,采用了通常应用于边坡防护工程中的高强度金属网（TECCO网）。研究表明：①具有高抗拉强度的TECCO网能够在巷道围岩产生变形后,使支护体逐渐与围岩形成一个紧密的整体结构,提高围岩自承能力;②试验巷道采取锚网支护40 d后,围岩变形速率小于0.1 mm/d,说明该支护方式可以有效控制巷道变形;③锚杆+TECCO网支护成本低、作业强度小,可对该矿高效及安全生产发挥积极作用。     

深部蚀变岩型巷道锚杆锚索联合支护应用研究

为了确定深部高应力影响下蚀变岩型巷道合理的支护方案，本项目对焦家金矿 15 中段蚀变岩型巷道进行岩体质量分级，计算出分级结果并提出初步支护方案，运用 Unwedge 进行楔形体冒落分析，模拟深部高应力影响下蚀变岩型巷道楔形体大小及初步支护方案合理性，对初步支护方案进行优化分析。根据巷道形状及规格加工制作双钢筋，将其运用到锚杆锚索联合支护方法中，大大地提高了整体支护强度。最终确定深部高应力影响下蚀变岩型巷道采用“树脂锚杆+长锚索+双钢筋+喷射混凝土”联合支护方案。在此基础上，开展支护方案的现场工业试验，由巷道顶帮连续收敛监测结果表明，当应用“树脂锚杆+长锚索+双钢筋+喷射混凝土”联合支护方案支护后，巷道顶帮收敛变形在 1 个月内基本不再增长，可有效保证焦家金矿高应力下蚀变岩型巷道围岩在服务周期内的稳定性。     

金川二矿大体积充填体下玻璃钢锚杆合理支护参数研究

针对金川二矿区大体积充填体下玻璃钢锚杆合理支护参数问题,基于正交试验设计方法,选取锚杆的长度、锚杆直径、锚杆间距、锚杆排距和喷射混凝土厚度５个主要参数,对不同参数组合方案下的支护效果进行数值计算,以巷道变形、塑性区体积和经济成本作为评价指标,采用极差分析法和矩阵分析法分析了各参数对支护效果的影响.结果表明:锚杆长度为２．２m,锚杆直径为２０mm,锚杆间距为１．２m,锚杆排距为０．８m,喷射混凝土厚度为１００mm 时,支护效果最好;各参数对支护效果影响的主次顺序为喷射混凝土厚度、锚杆排距、锚杆间距、锚杆直径、锚杆长度.研究结论为金川二矿区大体积充填体下玻璃钢锚杆支护参数的合理选取提供理论依据.     

某金属地下矿山灰岩破碎巷道支护方案比选

为了选择适合某金属地下矿山灰岩破碎巷道的支护方案,通过结合以往支护经验并考虑井巷工程的使用年限等因素,初步确定混凝土支护、锚喷网支护、喷射混凝土+砂浆锚杆支护3种方案,并对混凝土支护、锚喷网支护方案进行现场监测。通过监测数据对比分析,最终确定锚喷网支护方案为最佳支护方案。     

复杂破碎软岩巷道支护技术及分区分级支护体系研究

为了解决伽师铜矿复杂破碎软岩巷道支护的难题,开展巷道围岩室内试验,试验表明,该矿的复杂破碎软岩具有极强的崩解性和软化性.结合矿岩岩石力学试验和巷道变形监测结果,分析了巷道支护现状及其变形原因.针对伽师铜矿复杂的工程环境和围岩变形特点,提出了以锚杆为核心的"锚杆+钢丝网+喷射混凝土"的新支护方案.对采用新支护方案支护的软...     

云南疆锋铁矿Ⅱ~#矿段巷道联合支护方案设计

云南疆锋铁矿Ⅱ#矿段采用阶段空场嗣后充填采矿法进行矿体开采,矿体围岩虽为较坚硬岩组,但受构造影响,岩石较破碎,围岩稳固性较差。采用声波法对巷道开挖后的围岩松动圈进行了测试,得出该矿巷道围岩松动圈深度为1.8 m。在此基础上,采用FLAC3D数值模拟方法对该矿巷道在遇到不稳固围岩采用喷锚支护时,锚杆长度、间距、排距对巷道支护稳定性的影响进行了分析,对巷道通过断层破碎带时的支护方案进行了设计,并确定出了合理的支护参数。研究表明:(1)对巷道进行喷锚网支护后,巷道围岩塑性区明显减少,最大位移量仅为4.91 cm,远小于不支护情形下巷道围岩的最大位移量(16.5 cm),不支护时巷道位移最大值区域较大且连成片,支护后巷道位移最大值区域仅零星散布于巷道两帮及顶板,并未成片出现;(2)锚杆参数中,对巷道支护稳定性影响最大的为间距,其次为排距,再次为长度,该矿巷道在通过不稳固围岩时,宜采用喷锚支护,喷射混凝土厚度为10 cm,锚杆参数最优取值为长度1.8 m、间距0.6 m、排距0.8 m;(3)该矿巷道在通过断层破碎带时,宜采用超前锚杆+钢拱架的超前支护方案,管棚长5.59 m、直径30 mm、间距0.3 m、仰角4.3°、钢拱架间距0.6 m。     

新元矿松软煤层回采巷道支护方案与应用

为保障新元矿9105工作面进风顺槽大断面松软煤层巷道围岩的稳定,基于巷道围岩变形机理及松软煤层大断面巷道支护原则,进行顶底板及两帮锚杆索各项支护参数设计,并在支护方案实施后进行围岩变形监测.结果表明:支护方案实施后,巷道掘进及工作面回采期间,围岩变形量均较小,保障了巷道围岩稳定,满足回采使用要求.