地应力对锚杆支护的沿空巷道的影响

在数值模拟的基础上,研究了地应力大小及方向对沿空巷道表面位移、深部位移、锚杆布置及护巷煤柱尺寸等的影响,同时对研究结果在现场的应用情况进行了分析．从地应力影响的角度研究了窄煤柱护巷巷道采用锚杆支护的可行性．研究结果表明：地应力（尤其是最大水平主应力）的大小及方向是影响锚杆支护巷道围岩稳定性的关键因素之一,最大水平主应力与巷道轴线的夹角愈小愈有利于巷道围岩的稳定．研究结果不仅为确定合理的护巷煤柱尺寸,而且为科学、合理设计回采巷道锚杆的支护参数提供了依据     

深部地应力实测与巷道稳定性研究

初始地应力是地下工程围岩稳定与支护结构设计的一个基本参数.在山东唐口煤矿井下回风石门、西翼辅助运输石门不同构造部位的三个测点采用空心包体应力解除法进行了现场应力实测工作.测点的埋深达1024~1030m.文章详细介绍了三维地应力及其主应力的计算原理,并根据矿区实测地应力资料,分析了矿井地应力大小、方向变化和分布特征,进而获得了该矿区地应力的定性及定量资料,还初步分析了地应力对巷道稳定性的影响,为巷道的支护结构设计工作提供可靠依据.     

构造应力区巷道变形破坏特征及控制技术研究

水平构造应力对巷道围岩稳定有重要的影响,针对鹤壁九矿东总回风巷在锚网索喷＋u型钢支护难以保证巷道稳定的情况,通过相似材料模拟试验研究不同水平应力作用下锚注支护巷道围岩变形破坏和位移变化特征．试验表明,随着水平应力的增大,底板加强后,水平应力对顶板的作用明显,当水平载荷达到49MPa时有少量浆皮脱落,左肩部出现块状冒落,底板比较稳定,没有发生明显臌起,只出现少量横向裂隙,锚注支护结构能控制围岩变形．将试验结果在现场应用后,通过矿压观测,两帮的最大移近量为144mm,顶底板最大移近量为105mm,锚注支护提高了围岩的自承能力,能够维持巷道稳定,为类似地质条件下的巷道支护提供借鉴．     

对轴对称荷载作用圆巷围岩理想弹塑性分析解的讨论

对轴对称荷载作用圆巷围岩理想弹塑性分析解——Kastner解适用于软岩和小变形情况,若用于非软岩和大变形情况,从Kastner方程会导得：不论巷道围岩塑性变形多大,巷道周边切应力恒等于岩体峰值强度;围岩所承受的地应力可以随围岩塑性区半径增大而持续增大,随巷道周边位移增大而持续增大;此外,Kastner解中切应力分布曲线在围岩弹、塑性区交界处有尖峰向上的应力集中.采用符合岩石实际的弹性、非线性硬化和软化光滑连接的应力-应变关系得到的巷道围岩分析解,可以弥补以上三点不足,恰当地反映巷道临界深度和巷道围岩自承地应力极限问题;所绘出的切应力分布曲线在围岩弹、塑性区交界处光滑连接,因而有更广的适用性和精确性,对巷、隧道围岩大变形支护设计有参考作用.     

数值模拟软岩巷道支护技术研究

软岩巷道多具有高应力、变形大、难支护等工程特征,单一支护方式难以控制围岩变形.通过对围岩变形机理、破坏过程分析研究,利用模拟围岩变形破坏的RFPA计算软件,建立了数值计算力学模型.对软岩巷道围岩变形破坏、应力转移过程进行模拟分析,为软岩巷道支护方案设计提供了依据.     

数值模拟软岩巷道支护技术研究

软岩巷道多具有高应力、变形大、难支护等工程特征,单一支护方式难以控制围岩变形.通过对围岩变形机理、破坏过程分析研究,利用模拟围岩变形破坏的RFPA计算软件,建立了数值计算力学模型.对软岩巷道围岩变形破坏、应力转移过程进行模拟分析,为软岩巷道支护方案设计提供了依据.     

深井软岩巷道底板卸压钢丝绳网锚注支护技术研究

针对平顶山天安煤业股份有限公司一矿深井软岩回风上山巷道工程地质条件和围岩变形特征,采用数值计算方法,研究了底板卸压槽卸压前后巷道围岩应力场、塑性区的变化规律,分析了底板卸压槽卸压机理,提出了钢丝绳网锚注支护技术,并进行了工业性试验。研究结果表明:(1)巷道底板开掘卸压槽卸压后,底板围岩垂直应力和水平应力的高应力区及其峰值应力均向底板深部转移。卸压后底板同一深度的围岩应力均小于卸压前的围岩应力;卸压后巷道顶底板和两帮围岩的塑性区范围均增大,底板卸压效果明显。(2)深井巷道围岩的破碎区和部分塑性区是支护的重点。回风上山巷道采取开挖底板卸压槽、钢丝绳网锚杆支护和围岩注浆加固等支护措施后,在围岩中形成了锚注体支护圈,提高了围岩的强度和自身承载能力。巷道围岩经历加速变形阶段、减速变形阶段和稳定变形阶段后,一直处于稳定变形状态。卸压槽+钢丝绳网锚注支护在回风上山巷道的支护试验取得成功,可为深井软岩巷道支护提供参考依据。     

深埋回采巷道围岩塑性区演化规律研究

基于某矿地应力实测结果,在拟定回采巷道开掘方案及支护参数的前提下,采用Hoekbrown准则、"当量半径"简化、弹塑性平衡理论计算得到巷道掘进支护后围岩塑性区半径公式,假定其他因素不变代入支护强度、侧压系数后得到巷道初掘期间不同部位塑性区与p0、λ耦合关系曲线,为巷道布置及支护强度定量设计提供重要的参数;回采期间假定前两者已定,得到工作面前方14~44 m巷道内围岩塑性区随地质强度因素GSI、支承压力P'变化的演化规律。通过UDEC大变形数值模拟计算获得工作面前方巷道围岩塑性区演化规律和同距离段理论计算结果基本吻合。对掘进、回采期间矿压观测结果表明,基于实测地应力的深埋回采巷道围岩塑性区演化规律研究具有针对性、定量性及实用性,能为巷道布置、支护参数设计及围岩稳定性判定提供可靠的依据。     

弱胶结软岩巷道围岩位移反演地应力研究

为克服弱胶结软岩钻孔塌陷、遇水软化及崩解给常规地应力测试带来的困难,提出了弱胶结软岩矿区巷道围岩位移反演地应力分析方法.通过在圆形巷道位移解中引入几何修正系数,运用阻尼最小二乘法求得了直墙半圆拱巷道顶板、两帮、底板的修正位移解,基于伊犁四矿软岩巷道围岩位移测试数据,反演得到了该矿区的地应力分布,并结合数值分析进行了地应力正演验证.结果表明:巷道位移修正解、数值模拟值和现场监测值吻合度较高;该矿区地应力场以自重应力为主,最大水平应力是垂直应力的0.7~0.8倍,其方向为NNE~SSW,方位角为10°~20°,对巷道掘进方向和采区布置的影响具有明显的方向性.     

深部巷道组合钢架合理支护间距数值模拟研究

为确定深部巷道组合钢架合理支护间距,有效控制深部巷道围岩变形,提高巷道施工机械化水平,以焦作煤业集团赵固(新乡)能源有限责任公司赵固二矿11071工作面回风巷为研究背景,采用三维有限差分软件对深部巷道6种支护方案的围岩变形、应力和塑性区分布进行对比分析.结果表明:深部巷道围岩变形和塑性区分布受围岩局部让压效应影响显著;在巷道拱顶、拱底以及两帮与底板交接部位均易出现应力集中现象;巷道开挖引起的岩体破坏以剪切破坏为主.根据数值模拟试验得出了深部巷道组合钢架合理支护间距,优选出的最佳支护方案可以减缓围岩变形,改善围岩应力状态,减少围岩塑性破坏范围,从而提高深部巷道围岩的稳定性.     

锚杆支护作用范围的数值模拟和红外探测实验研究

以潞安矿区巷道锚杆支护参数为基本条件进行数值模拟和物理模型的红外辐射探测实验．使用有限差分软件FLAC^3D模拟了巷道围岩支护前后的位移和应力变化，使用Surfer对数值模拟结果进行二次处理，将锚杆支护后巷道围岩的应力与无支护时的进行相减处理，获得了锚杆支护的作用区域；同时对巷道围岩的红外热像进行相减去噪及对红外增量进行插值和拟合，得到了锚杆支护作用范围的红外辐射温度场变化特征．红外图像处理和数值模拟结果基本一致，为锚杆支护设计提供间、排距安排的理论依据．     

刘桥一矿地应力现场实测及反演分析

为了分析刘桥一矿深部水平的地应力分布情况,采用套孔应力解除法和改进型空心包体应变计测量技术,对刘桥一矿6采区地应力进行了现场测试。在测试结果的基础上,运用FLAC3D计算软件对该区域的应力场进行了反演计算,最后综合二者结果得出了该区域的地应力分布规律。为该采区的巷道布置和巷道支护提供了有益的参考依据。     

三软综放沿空锚网索支护巷道回采期间围岩变形特征

针对三软综放沿空巷道围岩大变形、难支护的特点,提出采用锚网索支护新技术,通过对试验巷道数值模拟以及表面位移、围岩深部位移和围岩应力的现场监测,分析了试验巷道矿压显现活动规律,掌握了试验巷道在锚网索支护下的围岩变形规律,这为锚网索支护在三软煤层巷道的推广应用和支护参数设计提供了科学依据.     

高应力破碎顶板煤巷围岩破坏机制及复合支护设计

随着煤矿开采深度的不断增加,深部地质力学环境变得更为复杂,地应力越来越大,给煤矿巷道支护和开采带来很大困难.运用数值模拟试验和现场工业性试验,对深井复合高应力破碎顶板软岩巷道的支护问题进行了研究,提出对该类型巷道采用以锚网索槽钢为主的复合支护形式.实践证明,以锚网索槽钢为主的复合支护形式,必要时进行注浆加固,能有效控制巷道围岩变形,保证巷道的安全使用.     

深部矿井三维地应力特征及其对巷道稳定性的影响

地应力是影响矿山地下工程围岩稳定性的重要因素之一.为了解狮子山矿区应力状态及分布规律,应用空心包体三轴应变计,采用套孔应力解除法对矿区开展了三维地应力实测.通过实测获得该矿区深部4个中段4个测点的三维应力状态.对实测数据系统分析,获得了矿区地应力场的分布特征,验证了狮子山矿区地应力场以水平构造应力为主导,最大水平主应力的走向为NNW-SSE向,最大、最小及中间主应力随深度基本呈线性增长关系.基于深部三维地应力实测结果和工程地质条件,采用FLAC3D软件分析了巷道轴向与最大主应力方向不同情况下巷道围岩的破坏情况.研究成果为狮子山矿区深部开拓工程和采场的合理布置提供了可靠的依据,对矿山后续安全高效生产具有重要的指导意义.     

深部软岩巷道围岩变形分析与控制

针对某深部软岩巷道支护困难问题,首先对围岩进行力学性能试验,然后利用有限元分析方法,在基于不同埋深软岩巷道围岩变形特征研究的基础上,从巷道开挖和围岩支护两方面对深部高地应力软岩巷道围岩变形与控制进行深入研究.结果表明:随软岩巷道埋深增大,巷道围岩变形呈线性增大趋势;在深部高地应力下掘进巷道时,全断面开挖法围岩变形最大,...     

深部高应力松散破碎软岩巷道支护技术研究

云南某铅锌矿860坑550中段阶段运输大巷应力高,围岩松软破碎,难于支护,严重影响着矿山的生产.在现场岩体结构调查和室内力学实验的基础上,采用声波测试法对该巷道3类不同围岩进行了3个断面的测试.测试结果表明:550中段1号监测断面层纹灰岩和2号监测断面结晶灰岩的松动圈厚度为1.3 m,属于中松动圈Ⅲ类围岩;3号监测断面一般千枚岩松动圈厚度为2.0 m,属于大松动圈Ⅳ-Ⅴ类软岩.根据巷道三类围岩松动圈测试结果,分别提出了相应的支护措施.通过FLAC3D数值模拟软件对一般千枚岩支护措施和方案进行了优化.最后在550中段开展了一般千枚岩巷道的支护试验,现场监测结果表明巷道支护效果良好.研究成果为类似巷道的支护方法提供借鉴.     

软煤层巷道支护数值模拟研究

针对新义煤矿11011工作面回采巷道煤层松软、围岩变形大、现有微拱工字钢支护难以满足生产安全需要的问题,利用FLAC数值模拟软件分别对微拱工字钢和外扎腿U型钢支护下的巷道位移矢量特征、应力特征及塑性区范围进行了分析．结果表明,外扎腿u型钢支护,能有效地改善围岩的应力状态和控制围岩的变形量,适合该矿软煤层特征;通过对12011皮带运输巷进行的工业性试验的实测变形数据分析表明,外扎腿u型钢支护,降低了顶板与两帮收敛速度与位移,提高了软岩巷道围岩强度和自承能力,维护了巷道围岩的稳定性,支护效果良好,能满足新义煤矿安全生产的要求,可为类似条件下的巷道支护提供参考．     

上下采空区巷道围岩力学特征及支护技术

潘三矿西翼-810 m皮带机大巷（西二～西三段）受上下采空区的影响,其所处的工程条件复杂,巷道支护困难。对此,建立理论模型,对巷道围岩力学状态进行分析,得出围岩应力和损伤破裂半径的表达式。分析了在上下采空区的影响下,岩体卸压扰动和强度劣化对塑性损伤区及松动破裂区半径的影响。提出了锚网＋锚索桁架＋喷浆＋注浆锚索注浆的复合支护技术,为上下采空区影响下的巷道提供一些支护指导。     

国家自然科学基金项目 非绕轴对称岩质巷道的收敛约束法及支护优化研究(项目批准号:51769016)

<正>经典收敛约束法以圆形巷道受均匀地应力作用即绕轴对称条件为基础,与实际侧压力系数不等于1、非圆断面等工程实践明显不符,易造成支护结构设计不当。本项目对经典收敛约束法进行非绕轴对称拓展研究,首先构建综合5种因素影响的非绕轴对称围岩特征曲线的理论解答,同时开展室内非绕轴对巷道开挖模型试验,包括两种情况:圆形巷道受不等地应力、直墙圆拱巷道受等值地应力,测得洞壁及