深部软岩巷道失稳机理的DDA数值模拟研究

针对某矿地质和技术条件,采用非连续体力学计算程序模拟了深井软岩巷道失稳变形机理。模拟表明：深部巷道围岩的软岩特性十分明显,变形首先从关键部位开始,进而导致整个支护系统的失稳;深部地应力大而且应力场分布复杂是影响巷道稳定性的最重要因素;变形破坏后的巷道围岩在块体尺寸、破裂面粘结力和抗拉强度等力学特性方面均有显著恶化,加剧了巷道后期的变形破坏;支护时机不恰当、支护形式及参数不合理等是导致复杂条件软岩巷道失稳的关键原因。     

遇水泥化性破碎软岩巷道变形控制

针对伽师铜矿遇水泥化性破碎软岩巷道经常出现顶板垮塌和边帮变形问题,通过矿岩物理力学实验和岩石软化特征测试等室内研究手段,分析了该类软岩相关力学特性和破坏机理。实验结果表明:巷道围岩单轴抗压强度较低,软化系数为0.315,岩体的平均弹性模量也较低。矿山现有的T型钢拱架和背板木头支护无法封闭岩面,在潮湿空气及地下水作用下矿岩易崩解泥化,最终导致巷道失稳坍塌。因此采用高强度树脂锚杆、铺设钢网和喷射混凝土的联合支护方案,将对围岩的被动支护转化成围岩的主动承载。现场试验和监测结果表明,改进后的支护有效地控制了巷道围岩的变形,保障了正常生产,提高了开采效率。     

建筑物下软岩巷道建设过程中的支护载荷问题研究

在软岩巷道建设过程中,软岩巷道失稳是影响建设安全的重要问题。通过分析巷道围岩与巷道支护之间的相互作用,经过力学计算,得出软岩巷道失稳的主要原因。经过理论分析与实例论证,软岩巷道的正确支护的设计前提是建立稳定的支护,在稳定的支护作用下使周围围岩的积蓄能可以最大限度地释放,另外,使以变形形式转换的工程力达到最大值,这样巷道围岩的自承力也能趋近于最大值,这时巷道的支护力可以趋近于最小值。     

深部软岩巷道锚固结构失稳机理及支护技术研究

针对深部软岩巷道锚固承载能力易折损,导致围岩结构失稳损坏的问题,研究其支护加固技术。首先描述了围岩失稳机理,对锚固结构强度弱化与承载能力衰减进行分析,然后根据巷道围岩锚固结构失稳过程、原理与失稳控制机理,提出一种支护技术方案,并将该结构支护补偿策略应用于煤矿某巷道围岩锚固结构失稳点,结果表明该方案能有效控制软岩巷道围岩变形。     

常村矿新掘双轨石门软岩支护工程设计

为了解决常村煤矿软岩巷道难以支护、变形失稳的问题,根据常村煤矿软岩巷道变形失稳特征和对新掘双轨石门围岩稳定性分析,提出了用预留变形量初步加固→围岩释放压力后二次加固即"滞后二次加固"的方法控制围岩进一步变形失稳,实践应用表明该支护方案的实施,有效地控制了巷道顶板的下沉和两帮的收敛,取得了预期的支护效果,为解决复杂条件软岩巷道支护问题提供了有效方法.     

深井大断面软岩巷道围岩破坏机理与支护研究

根据滕东煤矿深部开采的地质条件,针对深部大断面巷道围岩变形破坏特征,通过现场观测和理论分析,深入研究了软岩巷道变形破坏机理;高地应力、低强度岩体、复杂的地质构造、支护体力学特性与围岩力学特性不耦合,支护时机不合理,是造成巷道持续性大变形与失稳的主要原因。为此,提出了深部软岩巷道支护原则和超前卸压与支护+锚网喷+高强鸟巢锚索+注浆加固联合支护方案。现场巷道位移监测结果表明,该方案可有效控制深部大断面巷道大变形。     

软岩动压巷道围岩稳定性原理及控制技术研究

针对张双楼煤矿西大巷围岩力学性质,主要是膨胀性泥岩在浅部遇水破碎、扩容的特征、深部膨胀特征,通过现场测试、建立力学模型、数值计算,对西大巷稳定性的力学效应、受采动影响时围岩塑性区及破碎区宽度及变形与采动支承应力的关系分析,分析在采动支承应力作用下的软岩巷道,其围岩破碎区、塑性区的范围,巷道变形与破碎围岩塑性区范围、峰后强度、支护的关系,研究动压软岩巷道围岩变形机理、软岩巷道围岩流动规律,提出了深井巷道围岩控制的“内、外结构“稳定性原理。针对西大巷围岩地质条件,依据研究的成果,寻求巷道稳定控制技术,并通过工业性试验检验,使得西大巷由研究试验前的强烈变形到研究后的基本稳定。     

软岩动压巷道围岩稳定性原理及控制技术研究

针对张双楼煤矿西大巷围岩力学性质,主要是膨胀性泥岩在浅部遇水破碎、扩容的特征、深部膨胀特征,通过现场测试、建立力学模型、数值计算,对西大巷稳定性的力学效应、受采动影响时围岩塑性区及破碎区宽度及变形与采动支承应力的关系分析,分析在采动支承应力作用下的软岩巷道,其围岩破碎区、塑性区的范围,巷道变形与破碎围岩塑性区范围、峰后强度、支护的关系,研究动压软岩巷道围岩变形机理、软岩巷道围岩流动规律,提出了深井巷道围岩控制的"内、外结构"稳定性原理.针对西大巷围岩地质条件,依据研究的成果,寻求巷道稳定控制技术,并通过工业性试验检验,使得西大巷由研究试验前的强烈变形到研究后的基本稳定.     

梁家煤矿巷道软岩微观特性的试验研究

梁家煤矿巷道变形剧烈,难以维护。为了控制该矿软岩巷道变形,借助岩石力学试验、X射线衍射技术、SEM扫描电镜技术手段对该矿巷道软岩的微观特性进行了详细的试验研究,得出了该矿巷道围岩中黏土矿物的含量一般在20%~30%,在黏土矿物中,伊/蒙混层含量最高可达74%,高岭石最高含量可达49%,因此黏土矿物吸水膨胀是巷道围岩失稳变形的主要原因。     

动压作用下软岩巷道支护技术研究及应用实践

针对煤矿深部水平软岩巷道围岩力学性质及膨胀特征,通过现场测试对巷道稳定性的力学效应、受采动影响时围岩的应力变化进行分析,研究软岩巷道围岩变形机理,寻求巷道围岩稳定控制技术,并据此提出了新的支护方式,实施后取得了较好的实践效果。     

深井软岩巷道声发射地应力测试及变形失稳机理

为了获得深井软岩巷道的地应力大小和变形规律及其失稳机理,选取千米深井同一水平的2个硐室,进行声发射地应力测试,获得各自相应的地应力大小和方向,发现垂直应力分布差别不大,而水平应力分布差别较大。基于地应力理论计算公式,利用VB6.0编写相应的计算程序,获得相应区域的主应力场的大小和方向,结合现场提供的钻孔柱状图,利用ANSYS建立模型,导入FLAC3D进行数值分析,获得相应的主应力场作用下的硐室围岩变形失稳规律,即岩性较为软弱区域的剪应力集中程度明显、分布范围较广,且围岩破坏越严重。最后发现实测数据与数值模拟结果较为吻合,即破坏严重部位的围岩收敛速度也较大,从而在一定程度上揭示了深部软岩巷道的变形破坏规律,也说明了围岩岩性、剪应力集中程度和范围对整个巷道稳定性起着至关重要作用。     

松软煤层水力压裂钻孔失稳分析及固化成孔方法

分析了煤矿井下松软突出煤层钻孔失稳变形机理,指出巷道围岩应力和钻孔二次应力是煤层施工压裂钻孔后孔壁弱结构易产生破坏失稳、易塌孔和成孔难的主要根源。提出了一种有效的区域固化成孔方法,模拟分析了松软煤层和采用高强度材料固化后钻孔周围应力场和位移变化。结果表明：松软煤层中钻孔位移变形量和塑性区范围大,钻孔易发生失稳破坏;对封孔段采取固化成孔措施后,浆液渗透填充到煤岩体的裂隙中,起到加固、充填密实裂隙作用,增强孔壁围岩的强度,钻孔变形量和塑性区范围减小,有效防止了钻孔发生失稳破坏,提高了成孔率。     

中空注浆锚杆在高应力软岩巷道中的应用

针对规划区瓦斯治理底板岩巷石门在高应力软岩巷道掘进过程中遇到的支护问题,提出采用中空注浆锚杆支护体系对巷道围岩进行控制。现场应用结果表明,该支护方式可以增加围岩自身承载能力,有效控制围岩变形,取得较好应用效果,为矿井高地应力软岩巷道支护提供有益参考。     

深部厚煤层巷道失稳破裂演化过程离散元模拟研究

为研究深部厚煤层巷道围岩失稳破裂演化过程,以某煤矿厚煤层巷道为工程背景,采用离散元中随机分布三角形单元块体集合模型研究巷道开挖失稳。对深部厚煤层巷道围岩失稳破裂过程中位移、应力演化规律分析发现:两帮围岩水平应力释放相对于顶底板剧烈,竖向应力反之;围岩竖向应力释放的主要部位是巷道中部。结果表明,深部厚煤层巷道失稳破裂演化的2个主要特征为:1)顶板出现"尖顶型"垮冒,巷中是围岩失稳的关键部位;2)顶底板离层破坏严重。并对其相应机制进行分析:顶底煤岩松散破碎,自稳能力差,顶底板径向应力释放相对剧烈,巷道矩形断面顶、底板受力能力差等因素,导致围岩顶底板离层变形。基于深部厚煤层巷道失稳破裂的演化规律,给出锚索悬吊组合支护方式,结果表明该支护方式可有效地控制厚煤层巷道变形。     

45°倾斜岩层巷道围岩变形破坏的FLAC3D数值模拟研究

深部倾斜岩层巷道大变形事故频发，为研究45°倾斜岩层巷道围岩变形破坏特征和作用机理，采用FLAC3D数值模拟方法研究45°倾斜岩层巷道围岩变形和破坏过程，得到该类型巷道围岩位移场、应力场和塑性区分布特征云图，数值模拟分析得到的巷道变形趋势与工程现场结果一致。研究得出：巷道变形过程中会引起一定范围的岩层滑动；巷道附近岩层法向变形不协调导致巷道周围岩层弯剪破坏，破坏后形成的机动结构体系是巷道变形和失稳的直接原因。根据围岩的变形和应力分布特征对巷道进行合理开挖和有效支护，可为类似工程的巷道支护提供可靠参考依据。     

复杂地质条件下巷道围岩失稳变形原因分析

以山西天地王坡煤业有限公司3209放顶煤工作面软岩临空巷道围岩失稳变形为背景,从围岩强度、地应力、岩体结构特征、地下水、岩层倾角、相邻工程、巷道形状、巷道跨度、施工工艺、施工质量等10个因素考虑,采用层次分析法对各影响因素进行综合分析,给出各影响因素权重值的总排序,为巷道围岩稳定性控制提供一定的理论依据。     

深井高应力破碎软岩巷道过断层支护技术研究

针对深部软岩破碎巷道遇断层后,巷道围岩变形量增大、易造成顶板垮落、底鼓变形破坏剧烈等问题,对高应力软岩巷道过断层支护机理进行了研究。通过采用数值模拟与现场实践相结合的方法,确定“金属网、U型钢拱支架、喷浆、注浆和锚索”的综合支护方式。应用结果表明,巷道顶底板和两帮的变形量大大减小,有效控制了深部高应力破碎软岩巷道的大变形和底鼓,保证了巷道围岩稳定。     

高应力软岩巷道围岩控制技术研究

以郑州矿区某矿地质条件为基础,针对该矿的高应力软岩巷道变形破坏特征进行分析,总结了该类巷道变形破坏原因,提出了高应力软岩巷道围岩控制技术,并进行了现场工业性试验,试验结果表明,该项技术能够有效控制高应力软岩巷道围岩变形.     

深部软岩巷道围岩变形特征及全锚索支护机理

针对新元煤矿9102原回风巷的围岩大变形及支护构件变形失效等问题,分析了复杂高水平应力和垂直应力场作用下原回风巷顶板围岩的裂隙发育状况及围岩变形破坏特征,结合现场实际决定在原回风巷20 m处重新开掘一条回风巷。采用数值模拟分析了新掘回风巷的围岩应力环境,结合原有支护及现场实践提出了全锚索支护技术,并阐明其支护机理。现场监测表明,新掘回风巷采用全锚索支护技术后,巷道围岩变形明显减少,且支护构件无变形失效,实现了对深部软岩巷道的围岩控制。