深井回采巷道围岩松动圈监测分析及支护方案的优化

 巷道开挖后,巷道周边岩体将由于应力集中产生破坏变形,形成松动圈。围岩松动圈的大小直接决定巷道围岩变形控制的难易程度。探地雷达是目前矿山最常用的物探手段之一,基于探地雷达松动圈探测机理分析,对轨道顺槽巷道不同断面位置进行了围岩松动圈探测,巷道围岩松动圈范围在1.1m-1.6m之间。分析测试结果得出轨道顺槽巷道围岩松动圈的分布规律,并对巷道的支护方案进行优化设计。     

深部高应力巷道围岩松动圈数值模拟研究

针对深部高应力巷道围岩软弱破碎、巷道变形大、长期蠕变、支护损坏严重的特点,基于围岩松动圈理论,运用FLAC3D进行了巷道围岩松动圈数值模拟研究,得到了巷道埋深-围岩松动圈变化关系,巷道断面形状-围岩松动圈变化关系,岩体黏聚力-围岩松动圈变化关系及岩体摩擦角-围岩松动圈变化关系,分析了它们对巷道围岩松动圈形成及发展的影响规律。     

基于松动圈理论的巷道支护设计

为科学确定金鼎煤矿巷道掘进过程中锚杆支护参数和支护方案,采用单孔声波法对井底车场巷道不同断面进行了松动圈测试。依据围岩松动圈测试结果和松动圈支护理论,确定了支护参数和支护方案。结果表明,单孔声波法能够探测围岩松动圈范围,可据此指导巷道支护参数的确定。     

松动圈测试技术及其在巷道支护中的应用

为了研究注浆对破碎围岩巷道支护条件的改善情况,进行了围岩松动圈测试,对松动圈大小进行测定,并根据不同支护形态下巷道围岩松动圈的大小对比支护效果及实施支护后巷道围岩稳定性。结果表明,围岩碎胀变形量与松动圈大小和支护情况密切相关;注浆后松动圈厚度明显减小,未注浆段松动圈厚度为1.5 m,注浆段仅为0.4 m;松动圈大小不仅与围岩的岩性、构造、巷道断面情况等有关,还受到巷道所处范围内地应力及具体施工的影响。     

深部大巷围岩松动圈地质雷达探测试验研究

采用地质雷达探测方法对某矿-650m南翼回风大巷不同断面位置进行围岩松动圈探测,测得无锚网支护处围岩松动圈范围为1.55~1.7m,有锚网支护处为1.2~1.4m。锚网支护在一定程度上可以阻止围岩松动圈的扩展,但无法有效地减小松动圈范围。根据探测结果,提出了大巷围岩支护优化的建议,对于保持巷道长期稳定具有重要的意义。     

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。     

城郊矿深部延伸巷道围岩松动圈实测及数值模拟

围岩松动范围及其变化是巷道围岩稳定性评价和支护的重要参数之一,如何快速准确地探测松动圈范围,更好地为工程服务,成为现今深部开采矿井研究的热点。以城郊矿深部延伸巷道围岩支护及破坏特征为背景,在总结前人关于巷道围岩松动圈成果的基础上,采用实测和数值模拟2种方法,对城郊矿二水平围岩松动圈范围进行对比研究。实测选取二水平围岩巷道的5个测站,采用地质雷达进行测试,得出了5个测站的围岩松动圈的横向测试断面围岩破坏特征差异较大,既有相对完好围岩,又有松散破碎较严重的围岩;纵向测线上巷道不同断面位置,围岩松动范围差异较大,介于1.4~2.8 m,这种差异与地质条件和矿山压力密切相关。数值模拟获取了城郊矿深部软岩巷道的围岩松动圈范围介于2.0~3.0 m。综合分析数值模拟及地质雷达研究结果,确定出城郊矿深部软岩巷道的松动圈范围介于1.4~3.0 m。研究结果对城郊矿深部延伸巷道围岩支护方式的选择具有重要的参考价值。     

基于地质雷达探测技术的巷道围岩松动圈测定

急倾斜煤层巷道受地质条件、巷道断面形状等因素影响,围岩松动圈发育具有非均衡性,并严重影响巷道稳定性控制,基于此,采用地质雷达探测技术对赵家坝煤矿急倾斜煤层回采巷道进行围岩松动圈范围测试,通过雷达波形图分析,得出围岩松动圈范围.结果表明:急倾斜煤层巷道不同测站断面的松动圈范围不同,同一测站断面的不同部位的松动圈范围也不同.依据现场巷道变形特征和围岩松动圈测试结果,调整巷道断面形状使松动圈扩展较大一侧形成拱形自稳结构,缓解应力集中,实现对急斜巷道围岩稳定性控制.     

巷道围岩松动圈测试技术与应用

围岩中由于井巷掘进造成应力重新分布而产生松动圈，掌握松动圈的范围可以避免支护的盲目性。文中阐述了利用超声波测试技术探测巷道围岩松动圈的工作原理与方法。     

深部延伸巷道围岩松动圈的探测与分析

围岩松动圈形态和变化范围是巷道围岩稳定性评价与支护的重要参数之一。为了探究高应力软岩巷道围岩松动圈变化特征,以裴沟煤矿深部42采区为地质背景,采用地质雷达方法通过现场实测,获得了深部延伸42采区轨道下山沿线典型区段两种主要岩性断面松动圈的主要量化参数,发现泥岩和灰岩两种不同岩性巷道围岩松动圈对应位置范围具有较大差异性。研究结果对42采区巷道围岩支护类型的选择及安全生产具有较强的参考价值。     

钻孔摄像技术在巷道围岩松动圈测试中的应用

围岩松动圈大小的测试对巷道的破坏范围及支护方式的确定具有重要意义。针对三河尖煤矿南翼软岩巷道围岩变形强烈、破坏范围大(大松动圈)的特点,提出了利用钻孔摄像技术测量围岩松动圈大小,并利用钻孔测量系统对-980 m南翼软岩巷道围岩内三个不同深度围岩松动破碎情况进行直观分析,得出了三个测点的围岩松动圈的厚度,为南翼软岩巷道的支护方案设计提供了依据。     

乌鞘岭隧道大变形围岩松动圈测试与分析

隧道工程施工期围岩松动圈的测试与判定,对于施工支护设计具有重要作用。地震折射层析法是测试围岩松动圈的较为有效的方法。通过对乌鞘岭隧道大变形围岩松动圈测试与分析,明确了乌鞘岭隧道穿越F7断层带地段的围岩松动圈范围,指导了该段隧道的开挖支护施工。     

龙首矿西二采区回采巷道围岩松动圈现场测试分析研究

龙首矿西二采区计划在1 595m水平开展无底柱分段崩落法工业试验,并已完成了试验采场的部分采切工程,回采进路的稳定性将直接影响到该采矿方法的试验效果。分析进路围岩松动圈的分布规律并对其实际范围进行测定,对于设计和优化进路的支护方式、支护参数有着重要的指导意义。采用不连续变形分析(DDA)方法对西二采区崩落法试验采场回采进路围岩松动圈分布规律进行了模拟研究,模拟结果表明在西二采区地质条件下,回采进路顶部的围岩松动圈范围要大于进路两帮松动圈范围。在此基础上,利用RSM-SY5型超声仪对回采进路松动圈范围进行了声波测试,测试结果表明1 595m水平回采进路的松动圈范围大约在1.3～1.8m,且进路顶部的松动圈实测范围要大于进路两帮松动圈实测范围。数值模拟研究及现场测试的结果为矿山巷道支护设计及优化提供了参考依据。     

香山矿倾斜煤层动压巷道支护方法

针对平煤集团香山矿22140工作面倾斜煤层动压巷道合理支护方案设计,首先进行了围岩松动圈测试,得知上帮围岩松动圈范围普遍比下帮大;之后进行了采动作用下围岩应力变化的数值模拟分析,计算结果显示动压作用下上帮中部的应力增大值最大。综合分析结果,得知对于倾斜煤层动压巷道变形控制的关键在于针对围岩应力分布的非对称性进行设计,并给出了22140工作面巷道的合理支护方案,现场监测结果表明支护方案能够维护巷道在采动过程中的安全使用。     

基于数值模拟的隧道开挖及支护方法选择

对某隧道岩层交汇土石交界段隧道开挖与支护的施工过程进行三维有限元数值模拟,对比分析正台阶留核心土法和双侧壁导坑法两种工法施工过程中的围岩应力和隧道周边收敛变形随时间和施工工序的变化规律,从整体上把握隧道施工的效果,找出有利于围岩稳定的最优开挖方案。     

灵湖金矿巷道围岩变形破坏及锚杆支护数值模拟分析

通过现场地质调查和监测,确立灵湖金矿330工程450巷道围岩体地质模型,查明硐室在受低地应力状态下的围岩等级,巷道围岩变形破坏程度及松动圈范围。针对硐顶掉(落)石块典型破坏类型,采用离散元UDEC软件进行数值模拟分析,反演硐室开挖后应力重分布,顶板产生拉应力区,导致围岩体发生变形破坏的过程和力学机制,并采取预应力锚杆支护措施稳固失稳岩体。     

爆破对软岩巷道松动范围影响的测试与分析

针对巷道掘进爆破施工药量日益增大,促进了岩体内裂隙的扩展,使巷道围岩松动圈增大。根据现场施工实际,对爆破前后围岩的松动圈半径进行测试,分析了巷道掘进爆破施工对巷道松动范围扩展的影响。分析结果表明:研究巷道稳定后的松动圈半径在1.8 m左右,其中爆破振动的影响约占10%,爆破动载对松动圈影响的范围在25～30 m;通过调整支护参数,增加锚杆长度,提高了支护的安全可靠性。最后从爆破参数和装药结构2个方面提出了降低巷道掘进爆破动载强度的措施。     

基于围岩松动圈现场测量的巷道支护优化

为研究三山岛金矿深部-600 m水平巷道围岩的松动圈范围与应力状态,使用RSM-SY6型声波检测仪进行围岩松动圈现场测量,运用FLAC^3D数值模拟方法分析围岩应力,验证测量结果。基于现场测量的结果和应力分布情况,采用围岩松动圈支护理论,对三山岛金矿的巷道支护形式和参数进行优化。结果表明,经过参数优化后的支护方案,可以在保障安全生产的同时创造经济效益,并为矿山今后的支护设计提供技术参考。