地下矿山软岩巷道地压监测及其显现规律研究

针对某铁矿井下巷道陆续出现巷道底臌变形、侧帮向内挤压、顶部支护体下沉、锚杆脱落等地压显现 现象,进行了软岩巷道地压监测及其显现规律研究。设计了一套完整的巷道地压综合监测体系,以巷道围岩压力 监测和变形监测为主,实现在地表集控中心对井下巷道围岩的受力和变形进行长期观测和预警。巷道围岩压力监 测选用锚杆应力计,变形监测选用多点位移计,通过长期对监测数据进行分析,获得不同岩性的巷道围岩的应力和 变形机制。根据围岩变形和应力情况,结合矿山已有矿岩强度特征及巷道围岩松动圈厚度范围,建立巷道支护三 维数值模型,进行锚网喷支护参数优化,优化后支护效果较为稳定。研究表明,地压监测数据可为软岩巷道合理的 支护设计提供理论依据和指导,为支护结构的长期稳定提供保障。     

复杂矽卡岩巷道锚杆支护参数优化研究

锚网喷支护是最常用和经济的矿山巷道支护方式,主要以锚杆为主体控制围岩变形与破坏,其锚杆长 度、间排距与预应力的选取是体现支护效果的关键因素。 针对某铁矿复杂破碎矽卡岩巷道,现有锚网喷支护效果不 理想,展开支护参数优化研究。 首先采用探地雷达进行巷道松动圈测试,根据围岩松动圈范围及岩体结构特征对矽 卡岩进行分类,共分为 3 类分别进行锚网喷支护参数优化;然后在前期点荷载试验及现场地压监测结果的基础上采用 黄金分割法对岩体力学参数进行反演,获得围岩强度及变形参数;最后根据松动圈支护理论确定最佳锚杆长度、合理 预紧力,利用 FLAC3D 建立巷道支护三维数值模型,结合巷道变形及塑性区面积,对锚杆间排距进行优化,分别确定 3 类矽卡岩巷道合理的锚杆支护参数。 经实践验证,优化后支护效果较稳定可靠。 研究结果可为复杂矽卡岩巷道锚杆 支护设计提供参考。     

特大断面冲击地压巷道破坏机理及控制技术研究

为解决马耿村矿特大断面冲击地压巷道支护难题,介绍了巷道地质条件及围岩地质力学参数特征,分析了冲击地压巷道围岩变形与破坏特征,冲击地压巷道变形破坏的主要影响因素是高应力、强动载、卸压和支护体系。频繁冲击能量会产生冲击破坏效应;卸压措施会对冲击地压巷道围岩结构及支护体系产生巨大影响;主动支护体系失效导致冲击地压巷道变形严重破坏。提出特大断面冲击地压巷道矿压特征明显不同于非冲击地压巷道,不同区域及位置的巷道表面位移和顶板离层差异较大;受掘进影响巷道变形更快速更剧烈,稳定时间更长;冲击地压巷道锚杆锚索受力呈锯齿形或台阶形剧烈波动。在耿村矿进行试验,13230上平巷掘进断面超过30 m2,属特大断面冲击地压巷道。矿压监测数据显示,采用提出的支护方案后围岩变形得到有效控制,巷道支护状况得以明显改善。     

深井高应力软岩巷道破坏原因及复合锚网支护技术

矿山深井地压大,造成一些巷道支护结构严重破坏,需对原有的支护形式进行改进。结合朱仙庄矿区典型巷道工程,在实验室完成高地压作用下不同材料模型的对比试验,研究模型结构变形、破坏规律和承载能力。通过室内试验的结果,改善支护结构,提出复合锚网支护技术来进行巷道的治理。工业性试验证明,复合锚网支护技术能够适用地质条件恶劣、巷道围岩严重变形情况下的支护要求。     

复合锚网支护技术室内试验研究及工程应用

矿山深井地压大,造成一些巷道支护结构严重破坏,需对原有的支护形式进行改进。结合朱仙庄矿区典型巷道工程,在实验室完成高地压作用下不同材料模型的对比试验,研究模型结构变形、破坏规律和承载能力。通过室内试验的结果,改善支护结构,提出应用复合锚网支护技术来进行巷道的治理。工业性试验证明,复合锚网支护技术能够适用地质条件恶劣、巷道围岩严重变形情况下的支护要求。。     

深部冲击地压巷道锚杆支护作用研究与实践

以义马常村煤矿深部冲击地压巷道为工程背景,介绍了深部冲击地压巷道围岩地质力学参数分布特征,分析了冲击地压巷道围岩变形与破坏特征及主要影响因素,揭示出锚杆支护对冲击地压巷道变形的本质作用是保持围岩完整性,在围岩中形成支护应力场,降低应力集中系数,改善巷道围岩应力分布,充分发挥围岩的抗冲击能力。提出冲击地压巷道支护形式选择原则,介绍了高冲击韧性锚杆支护材料力学性能及锚杆支护参数设计方法。针对常村煤矿21220下巷条件,提出以全长预应力锚固、高强度、高冲击韧性锚杆与锚索支护为主,以金属支架为辅的复合支护方式,并进行了井下工业性试验。矿压监测数据表明,该种支护方式与围岩的整体抗冲击能力强,能够有效控制深部冲击地压巷道变形与破坏。在冲击能量影响下,锚杆、锚索受力特征明显不同于普通巷道,呈波浪状或锯齿状变化趋势。     

小铁山矿深部开采巷道变形监测与分析

随着小铁山矿采矿作业向深部拓展,受地应力和岩性分布的影响,地压活动频繁,引发的地压活动危害问题更为突出。为减少深部开采地压灾害的不利影响,通过对矿山开采巷道围岩的变形监测,分析深部高应力条件下巷道围岩变形特征,制定出适合矿山的支护措施,有效减少了二次支护成本,对保证矿山安全生产具有重要指导意义。     

新奥法在矿山软岩平硐掘进中的实践应用

深部巷道围岩的合理支护是现代矿山深部开采时亟需解决的关键性技术。大水沟矿区2815中段开拓巷道,由于埋藏深而地压大,围岩稳定性差。经过机械开挖扰动,巷道围岩应力重新分布,冒顶现象严重。为了控制地压对巷道围岩的影响,确保巷道掘进工作安全进行,矿区通过现场分析研究后采用新奥法,最终顺利通过这一软岩破碎区。对新奥法的基本原理和实际应用进行研究的结果表明,软弱破碎岩体中的巷道掘进,使用新奥法成本低、效率高;随着围岩变形量增加,塑性能释放量增大,支护厚度增加;此后随着蠕变时间增长,巷道围岩变形量不再变化。准确把握围岩变形特性,合理确定支护参数和支护时间,能经济有效地保证巷道围岩的稳定性,具有非常重要的工程价值。     

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。     

单县能源大倾角三软煤层抗冲支护体系

为了验证单县能源现有的支护体系能否满足大倾角三软煤层抗冲击要求,通过分析支护构件材质合理性、验算巷道支护强度、分析煤巷抗冲击能力等方式,结合“冲击地压巷道支护能量校核设计法”“基于能量平衡理论的冲击地压巷道支护参数研究”“煤矿冲击地压巷道三级支护理论与技术”及冲击地压矿井巷道支护经验,评定煤巷支护体系抗冲击能力。得出结论：目前的支护体系具有较高的支护强度、抗变形及护表能力,顺槽巷道、准备巷道以及超前单体支护的安全系数分别为3.20、1.72、1.42,锚索网带抗冲支护系统具有足够延伸率和冲击韧性,一方面使围岩连续变形释放,另一方面避免局部破坏,能够满足矿井支护与防冲要求。     

深凹露天转地下开采地压宏观调查及巷道变形规律分析

以大冶铁矿东采车间深凹露天转地下开采为工程背景,考虑到采场地压显现的特殊性和巷道变形规律的复杂性,分别采用现场宏观调查、围岩松动圈测试、多点位移计监测和采动应力监测等手段,对露天转地下开采过程中采场地压显现的宏观特征和采准巷道变形规律开展了较为系统的研究,取得的主要结论对确定采准巷道喷锚网支护参数和优化回采顺序具有重要指导意义,对类似矿山具有参考价值。     

冲击地压矿井厚煤层沿空掘巷支护关键技术研究

针对冲击地压矿井回采巷道普遍采用多级支护体系,支护效果差的现状,分析了围岩变形破坏机理,指出高应力、强动载荷和卸压、锚杆支护体系失效分别是冲击地压巷道围岩强烈变形的基础、特征和关键因素。结合试验巷道破坏特征及锚杆支护系统失效分析结果,认为巷道维护的关键是减弱围岩性质劣化对锚杆支护体系的影响,并提出了具有针对性的控制对策。依据研究结果,确定了新控制方案和参数,进行了井下工业试验,取得了良好应用效果。     

深部高应力区大断面切眼支护技术研究

随着大型综采设备的广泛应用,开切眼断面不断增加,在地压和采动压力的影响下,开切眼巷道支护日益困难,尤其是放顶煤工作面。通过分析工字钢支护的变形原因及变形特征,对2种断面形状的U型钢支架进行了试验研究,确定了合理的支护参数,通过现场实测,巷道变形量和变形速度明显降低,支护强度和稳定性明显提高。     

基于正交试验的巷道支护参数优化研究

巷道支护参数选择的合理性和科学性是保障其长期稳定的关键。以某铜矿巷道为研究背景,在工程地质条件研究的基础上,利用3DEC离散元软件构建了矿山巷道的三维数值模型,设计了3因素3水平L₉(3³)支护参数的正交试验方案,获取了在不同参数条件下的变形规律和支护效果。通过对巷道支护参数优化以及经济合理性比较分析,确定了较优的巷道支护参数,即锚杆直径28 mm、长度1.75 m、间排距1.2 m, C20混凝土喷射厚度100 mm。采用极差分析方法对影响巷道稳定各因素的敏感性进行分析,从巷道顶板沉降和侧帮水平变形不同角度分析,得到的巷道支护参数因素的敏感性不同。研究结果在一定程度上为矿山巷道支护提供了技术参考,同时对处于类似地质条件下的矿山巷道支护具有一定的参考价值。     

高应力区卸压与锚杆支护对巷道稳定性影响分析

采用FLAC3D分析了不同卸压率下,锚杆排间距参数改变对巷道变形程度及锚杆受力的影响;分析了赞比亚谦比西铜矿卸压开采及锚杆支护下巷道变形破坏程度以及武钢金山店铁矿喷锚网支护方式下的巷道变形破坏程度。理论分析和工程实例表明,卸压可以有效控制巷道围岩的变形大小,锚杆支护并不在于控制巷道围岩的变形程度,而在于协调巷道周围岩体的变形。因此,高应力区巷道维护中应以地压控制为主,并配合有效的支护方式和参数才能控制巷道变形并保持稳定性。     

地下掘进巷道富水破碎围岩锚杆支护参数优化

针对矿山掘进巷道富水破碎区支护方案不合理,出现冒顶、片帮等问题,以1 660 m水平YM-Ⅱ巷道迎头大理岩破碎区为工程背景,进行巷道支护参数优化研究。为了合理有效地支护巷道和降低支护成本,结合现场实际建立巷道模型,采用正交试验设计的支护方案,利用FLAC^3D数值模拟软件模拟计算,通过模拟结果对比分析巷道围岩的稳定性。结果表明：锚杆长度主要影响巷道围岩变形量,锚杆间排距主要影响是巷道围岩破坏情况;最优支护方案为锚杆直径40 mm、长度1.8 m、间排距0.9 m×0.9 m,可减少巷道围岩位移量70.77%、塑性区体积63.91%、垂直应力12.96%,有效控制巷道围岩稳定性,为矿山安全生产提供保证。研究结果可为富水破碎区围岩巷道支护设计和地压治理提供参考。     

弓长岭井下采场地压控制技术研究

弓长岭井下矿-280m中段采场地压显现剧烈,高强度的金属拱架支护无法阻止地压的破坏,支护后巷道多处发生塌冒和钢筋变形失稳现象,严重地影响了矿山的正常生产。现场调查得出,巷道破坏形式分为三种:沿结构面拉伸破坏、沿结构面剪切破坏和片帮冒顶破坏。分析了巷道变形破坏的两个原因:矿体中存在多条横断层,岩体强度降低;绿泥岩节理裂隙发育,强度较低。揭示了金属拱架支护与破碎软岩复杂化变形的不适应性,论述了锚杆支护形式在井下矿的发展变革及实用性。在此基础上,提出适合巷道破坏特点的喷锚网支护形式,并给出参数。实践表明,喷锚网支护方式能够很好地解决弓长岭井下矿采准巷道破坏的问题,达到控制采场地压的目的。     

弓长岭井下矿采场地压控制技术研究

弓长岭井下矿-280m中段采场地压显现剧烈,高强度的金属拱架支护无法阻止地压的破坏,支护后巷道多处发生塌冒和钢筋变形失稳现象,严重地影响了矿山的正常生产。现场调查得出,巷道破坏形式分为三种：沿结构面拉伸破坏、沿结构面剪切破坏和片帮冒顶破坏。分析了巷道变形破坏的两个原因：矿体中存在多条横断层,岩体强度降低;绿泥岩节理裂隙发育,强度较低。揭示了金属拱架支护与破碎软岩复杂化变形的不适应性,论述了锚杆支护形式在井下矿的发展变革及实用性。在此基础上,提出适合巷道破坏特点的喷锚网支护形式,并给出参数。实践表明,喷锚网支护方式能够很好地解决弓长岭井下矿采准巷道破坏的问题,达到控制采场地压的目的。     

唐口煤矿软岩巷道锚注加固技术的实验研究

针对唐口煤矿辅助运输大巷受深部地压的影响、破坏情况，对巷道不同支护形式的效果进行相似模拟实验研究，得到了在不同支护条件下的变形特征、规律，为同类软岩巷道支护提供了理论依据和工程参数。     

弓长岭井下矿上盘运输巷道让压开拓方法研究

弓长岭井下矿中央区-280 m上盘运输巷道地压活动剧烈,高强度的刚性支护无法控制地压显现,支护后巷道出现拱顶开裂下沉、墙体片帮内推、底鼓等现象,严重地影响了矿山正常生产。现场调查了-280 m上盘运输巷道的破坏部位和破坏范围,分析了岩性对巷道稳定性的影响,研究得出楔形体压力是地压显现的直接原因,建立了力学模型,并通过计算验证分析的可靠性。利用上盘回采边界与巷道破坏边界的相互关系,确定让压角为74°～78°,划分塑性变形区和弹性变形区,将-340 m上盘运输巷道布置在弹性变形区,采取让压开拓方式。实践表明,让压开拓方案能够有效地控制上盘运输巷道地压显现问题,保证矿山的正常生产。