冲击载荷作用下巷道支护方案优化研究

针对老虎台矿深部开采矿震频繁的问题,对动静载耦合作用下的巷道支护方案进行优化。建立了动静载耦合作用下的数值模拟,分别对巷道在"无支护"、"锚杆+锚网支护"、"锚杆+锚网+U型棚复合支护"和"锚杆+锚网+O型棚复合支护"4种支护方案进行冲击载荷模拟,"锚杆+锚网+U型棚复合支护"方案巷道围岩的破坏深度为1~1.7 m,围岩受力均匀、破坏范围较小,对围岩控制的整体效果较好。对不同动载荷大小条件下的支护效果进行模拟,当动载荷大于70MPa时,巷道的围岩破坏范围超过了锚固区域,围岩的应力条件变差,巷道易发生失稳。该支护条件下动载的极限承载能力为70 MPa。     

湖西矿深部大断面软岩巷道支护参数优化设计

深部软岩巷道应力环境复杂,围岩性质多变,尤其是大断面巷道支护异常困难。文章针对湖西矿800m采深的31102大断面巷道,在对其围岩力学性质及高应力下的蠕变特性实验研究基础上,通过数值模拟研究不同支护参数条件下巷道围岩变形规律,获得了优化后的支护方案,并对现场支护效果进行了监测分析,巷道支护效果显著,达到预期效果。     

沿空巷道锚杆支护结构数值模拟研究

对高水平应力场条件下沿空巷道锚杆支护进行了数值模拟分析,主要研究了不同锚杆长度条件下的锚杆支护对巷道顶底板的稳定性的影响,分析了沿空巷道围岩变形及围岩应力的变化规律,提出了高水平应力条件下锚杆支护对巷道围岩稳定性的一些有意义的结论。     

深井沿空掘巷煤柱合理宽度确定及支护参数优化

为了解决顾桥煤矿深部巷道小煤柱沿空掘巷的支护难题,根据顾桥煤矿1121(1)综采面回风巷的工程地质条件,采用数值模拟方法对5,8及10m三种不同宽度煤柱条件下的围岩应力分布规律进行了模拟研究。结果表明:在相同的地质及采矿条件下,8m煤柱的应力峰值最小、5m煤柱的应力峰值最大,说明该巷道合理的煤柱宽度应为8m。同时对该巷道锚索网支护进行了设计,巷道支护实践及矿压观测结果表明,1121(1)综采面回风巷采用所确定的合理煤柱宽度及锚索网支护参数,有利于保持煤柱及巷道围岩的稳定。     

斜沟煤矿运输平巷锚杆支护效果数值模拟研究

为了研究巷道在不同支护形式下的受力状态和变形情况,分别对巷道在不同支护条件下的围岩应力和位移进行模拟研究。研究得出了不同支护时巷道围岩的应力和位移分布规律。巷道应用锚杆进行支护可以改变巷道围岩的应力分布状态,对顶板进行支护可以减小巷道顶板下沉量及底鼓量;对巷道两帮进行锚杆支护以后,巷道顶底板移近量稍有增加,两帮移近量大幅度减小。     

巷道围岩变形破坏特征及支护方案研究

为了确保巷道围岩的稳定性,理论分析了巷道围岩变形破坏特征,得出了开挖后巷道围岩变形速率分布及巷道塑性区和原岩应力的关联;数值模拟分析了不同支护条件下巷道垂直应力分布情况及不同滞后支护方案下巷道顶板垂直应力分布,得到了最优支护方案。最后进行现场实测分析,验证了该支护方案的可行性。     

急倾斜煤层巷道变形特征及控制研究

针对急倾斜煤层高应力条件下巷道围岩易出现较大变形的问题,通过FLAC3D数值模拟分别对原支护静力和动力作用下围岩变形破坏规律进行了分析,采用声波法和钻孔窥视法对+475m水平B3+6煤层两巷道进行了松动圈测试。研究表明:巷道围岩变形的主要影响因素为巷道成形后形成的二次应力、顶底板岩性、采动扰动;围岩松动圈为1.6~3m,局部区域最大达到5m。基于数值模拟和松动圈测试结果,对乌东煤矿巷道支护参数进行了优化调整,形成了急倾斜特厚煤层高应力条件下锚网索支护为主、局部应力集中区U型钢金属支架补强支护为辅的巷道支护体系,通过优化采掘布局,降低巷道受上分层综放工作面回采扰动频次,提高巷道支护强度。     

深井软岩巷道锚注支护结构承载特性

由于受深部高应力的作用,唐口煤矿埋深达1030 m处于软岩地层中的井底车场硐室和巷道均发生了严重的变形破坏,短期内大部分丧失其安全使用功能.针对此情况,提出了锚喷和锚注支护结构,运用相似材料模型进行了试验研究,得到了巷道在不同支护条件下围岩的变形与稳定规律,揭示了唐口煤矿深井巷道顶底板围岩的变形破坏特征.试验结果表明,锚注联合支护结构能够较好地满足深部高地应力作用要求,为同类巷道的支护提供了有效途径.     

深井大断面巷道围岩破坏机理及控制研究

针对深井大断面巷道围岩破碎难以形成承载结构的控制难题,以五家沟矿为背景,采用现场观测、理论分析及数值模拟等方法,通过研究800m深井条件下不同断面巷道的围岩应力、变形及破碎顶板的破坏规律,可知巷道断面的增大致使围岩中容易积聚较高的应力值,进而对巷道围岩破坏起到了主导作用。提出了"锚网梁+U型钢支架+喷浆"的联合支护方案,现场实施后围岩变形明显减小,巷道围岩处于稳定状态。     

采空区下软煤层回采巷道围岩稳定性控制技术

为分析采空区下松软煤层巷道围岩稳定性特征,基于新庄孜煤矿52207工作面巷道的典型围岩条件,依据锚杆支护长度和锚索的根数提出了3种可行性方案,采用数值模拟方法研究了采空区区域底板垂直应力分布特点及不同支护方案下巷道围岩的应力和位移分布及变化特征.模拟结果表明:巷道处于应力降低区,随支护强度的增加,巷道围岩应力状态改善,围压逐渐增加,位移场分布范围减小,巷道表面位移得到有效控制.根据围岩强度强化理论和数值模拟结果,提出采用以高强锚杆为基础、辅以高预紧力锚索的组合支护技术,巷道围岩变形控制效果好,围岩结构稳定.     

高地应力破碎软岩巷道强化控制技术研究

为解决高地应力破碎软岩巷道长期大变形问题.针对其地质条件复杂和影响因素多变的特点,提出以高预拉力、高强度、高刚度"三高"锚杆为主体的软岩巷道强化支护控制体系,主要包括锚杆支护承载性能强化、巷道破裂围岩体强度强化和围岩承载结构强化等3个方面.该支护体系有机地将超强锚杆、锚喷技术、滞后注浆、U型钢改良及壁后充填技术结合在一起.通过数值计算,模拟了不同注浆深度及不同应力补偿水平下围岩变形情况,对比分析了不同支护形式下的巷道变形破坏,为现场施工和关键部位加强支护提供参考.     

新型树脂锚杆巷帮支护技术及其应用

为研究新型树脂锚杆巷帮支护效果,以山西王庄矿62B2工作面为工程背景,采用FLAC3D对巷道无支护条件下的应力分布情况进行了数值模拟,确定了巷道围岩的最大垂直应力分布区域。通过现场测试,针对新型树脂锚杆和传统锚杆的支护效果进行了对比分析。结果表明:无支护条件下,巷道围岩的最大垂直应力分布在巷道两侧围岩内靠近巷道约8~9 m区域;在应力集中区,采用新型树脂锚杆支护区域的巷道形变量明显大于传统锚杆,而在应力正常区则正好相反;新型树脂锚杆目前只适用于应力较小、煤壁相对完整的区域,而高应力区域新型树脂锚杆支护效果较差。     

基于地应力的巷道支护参数设计研究

围岩强度与地应力的关系是导致巷道破坏的重要影响因素。分析了锚杆支护与围岩应力的关系、预应力锚杆与围岩变形的关系,然后数值模拟分析了不同支护条件下围岩破坏情况和应力分布情况。数值模拟得出,构造应力场下,顶板在锚杆锚索联合支护下,巷道变形量很小,巷道支护效果良好,顶板离层现象基本消失。以某矿为例,对巷道进行地应力测试以及巷道支护设计,通过锚网喷联合支护,特别是对顶板进行加固,支护取到了良好的效果。     

高应力“三软”煤层回采巷道围岩破坏机制及控制研究

为明确高应力"三软"煤层回采巷道围岩破坏模式和支护失效机制,以船景煤矿典型"三软"不稳定煤层1171综采工作面回采巷道为工程背景,通过室内及现场实验、现场观察监测和理论分析相结合的方法对巷道围岩变形破坏进行综合分析研究。结果表明:巷道围岩破坏模式为高应力条件下的软岩流变大变形破坏模式;支护失效机制为高应力条件下软弱围岩在流变作用下松动破坏扩展剧烈,致使锚网索联合支护结构失效,进而导致围岩-支护承载结构丧失承载力;对于高应力"三软"煤层回采巷道,锚网索联合支护具有明显的局限性。最后提出以新型全长黏结锚固、全封闭护面、顶板多拱有序承载和围岩协同加固技术为核心的优化支护方案并在现场实验应用,结果显示优化支护段巷道围岩变形得到有效控制。     

复杂应力条件下软岩煤巷支护技术对比研究

以古城煤矿1309工作面运输平巷为工程背景,采用FLAC3D数值模拟方法,分析了复杂应力条件下软岩煤巷无支护、传统支护方式及高强预紧力锚网索支护下的巷道围岩变形情况,并对巷道高强预紧力锚网索支护系统进行优化。结果表明,无支护条件下,断层上下盘巷道距断层前后40m范围内受断层影响明显,巷道围岩变形严重;传统支护方式巷道围岩变形较大,无法实现对巷道进行有效的支护;采用高强预紧力桁架锚网索支护方式可以有效控制复杂应力场下软岩煤巷围岩变形。     

深部工程软岩巷道“双壳”支护理论与技术

在详细分析深部巷道围岩变形特征及主要影响因素的基础上,提出了深部巷道"双壳"支护理论,认为通过对巷道浅部进行支护形成浅部应力支护壳,对巷道深部进行加固形成深部应力加固壳,深浅壳体形成的支护体系能有效减小巷道围岩破坏范围,阻隔深部高地应力传播,保持巷道围岩稳定与巷道成形。根据巷道破坏范围不同,构建了由"单壳"支护、连续"双壳"支护和非连续"双壳"支护组成的巷道"双壳"围岩支护体系,并分析了巷道"双壳"围岩支护机理,研发了深部巷道"双壳"支护技术。以陶二煤矿深部巷道修复工程实践为例,验证了深部巷道"双壳"支护的合理性。     

某多金属矿炭质板岩巷道支护数值分析与方案优化

金属矿山开采过程中,支护是保证巷道稳定性的关键施工环节,但现有矿山巷道施工工艺种类较多,不同围岩质量的巷道支护标准难以统一。为探索巷道标准设计方案,以某多金属矿为工程背景,针对炭质板岩巷道的岩体质量条件,利用RS2软件开展了不同支护条件下的巷道围岩应力、位移分布特征解析,并结合工程实际对巷道支护的标准化方案进行优化。结果表明：不同类型的支护设计对巷道围岩不同区域部位的应力、位移影响不同,应基于不同岩体质量条件设计合理的支护方式,从而实现不同支护的统一管理。研究结果可为矿山巷道支护设计提供参考。     

红庆梁矿12301胶运巷耦合支护研究

随着开采深度的增加,软岩巷道占比逐年加大,合理的软岩巷道支护方案为矿井安全高效开采提供了重要保障。为了研究掘进巷道不同数量锚杆、锚索耦合支护的效果,以鄂尔多斯红庆梁矿12301胶运巷掘进巷道为研究对象,利用FLAC^3D软件研究在不同数量锚杆、锚索联合支护条件下,12301胶运巷掘进巷道围岩塑性区和围岩应力规律。结果表明：在方案1的支护条件下,减少2根帮锚杆,围岩剪切破坏区明显增大,而在减少两根顶锚杆的情况下,围岩剪切破坏区变化不大。方案2在方案1减少两根顶锚杆的前提下,巷道顶板最大垂直应力增加了20%,巷道两帮最大垂直应力增加了0.3%.方案3在方案1减少2根帮锚杆的前提下,巷道顶板最大垂直应力增加了40%,巷道两帮最大垂直应力增加了0.93%.     

高原煤矿井巷高应力突释区管棚帷幕支护实践

为高原高海拔特定高应力围岩特征条件下的煤矿井巷安全掘进提供支护参考,基于现场管棚帷幕支护实践,介绍了井口标高+3850m青海江仓矿区娘姆特煤矿,在主斜井巷道掘砌过程中遭遇到围岩高应力突然释放,掘进工作面迎头20m范围内支架被全部压垮条件下,研究应用Φ89mm自进式管棚组成巷道帷幕,并辅助聚氨酯注射施工,实现超前预控强支护,安全掘进通过了高应力突释区。应用结果表明,管棚帷幕支护技术在应对巷道高应力突释区条件时具有较好效果。     

高应力软岩巷道支护方式研究与应用

深井高应力软岩巷道处于高应力状态,具有变形量大、支护后长时间变形、支护困难的特征.通过岩性测定和数值模拟软件UDEC,分析高应力巷道围岩在不同支护方式下位移的变化规律,阐述了不同支护方式的作用机理,确定合理的支护方式及支护参数.现场实践表明,支护方案合理,支护效果明显,为类似条件下的应用提供了参考.