破碎煤岩体钻锚注一体化加固技术研究

锚注加固技术已经成为地下岩土工程中重要的围岩加固措施,其对于破碎煤岩体、软岩、沉降控制、注浆堵水等工程施工有非常显著的效果。根据多年从事注浆加固工作所积累的经验,提出了一种钻锚注一体化加固技术。结合国内煤矿钻锚注一体化加固工程实例,对煤矿破碎煤岩体的注浆加固效果进行了探讨,得出注浆加固能大幅提高破碎煤岩的完整性,使其承载能力增大,围岩最大主应力向煤壁移近,可有效控制巷道底鼓。     

深部破碎矿柱锚固注浆加固效果的模拟分析

为了验证某矿破碎矿柱中垮塌巷道锚固注浆再造的效果,以203#破碎矿柱为实例,运用FLAC有限元分析软件,建立几何模型,构造初始应力场,进行开挖巷道加固与非加固方案对比,分析了破碎矿柱经锚固注浆加固后的开采安全性。模拟计算结果表明,开挖的巷道经加固后其四周岩体的塑性区域明显减小,且顶板位移图形向下呈弧型,顶板最大位移量1.294cm,而非加固巷道的最大位移量为31.07cm,锚注加固后巷道的竖向位移明显减小,变形得到了有效控制,加固效果显著。     

基于预应力锚和自应力注的破碎围岩锚注加固应用研究

针对高应力巷道围岩锚注中注浆锚杆锚固力低和水泥基注浆材料自收缩造成控制效果不佳的问题,提出基于预应力锚和自应力注的破碎围岩锚注加固方法.以平煤十矿变电所巷道为工程背景,基于原支护方式失稳机理分析,探究裂隙岩体自应力浆液加固原理,研发新型高强预应力注浆锚杆系统,形成基于预应力锚和自应力注的破碎围岩锚注支护方案.通过浆岩界面SEM扫描、围岩钻孔窥视、锚杆索受力和围岩变形监测等方法综合评价该新型预应力锚注的工程应用效果.结果表明:通过高强预应力注浆锚杆的轴向约束应力与自应力浆液的膨胀应力使加固围岩处于准三维受力状态,实现了破碎围岩的强化与损伤修复;新型高强预应力注浆锚杆具有预应力大、预应力施加标准、锚固力高、杆体强度高等优点,能够对围岩提供高轴向约束;新型锚注加固后,注浆浆脉充填围岩裂隙,浆液结石体与岩体结合致密;注浆锚杆索受力稳定,巷道表面围岩最大位移为83 mm,说明通过新型预应力锚注加固方案实现了变电所巷道围岩稳定性控制.     

破碎围岩锚注扩散加固机制研究与应用

随着煤炭开采深度的增加,高地应力、复杂地质构造和巷道围岩松散破碎现象逐渐增加,锚注作为该类巷道治理中常采用的支护手段,在该类巷道治理中取得良好的控制效果,而锚注浆液的扩散及加固规律作为锚注研究的重要依据,相关研究目前还比较缺乏。本文以巨野矿区千米深井赵楼煤矿为工程背景,通过现场注浆前后普通锚杆拉拔力试验,定义锚注有效加固区,得到锚注有效加固区的陀螺形分布规律。在此基础上,开展不同注浆锚杆布设条件下的数值模拟试验,分析注浆锚杆长度和间排距对锚注加固效果的影响规律,提出基于现场锚注扩散试验和数值模拟研究的锚注支护设计方法,并在赵楼煤矿5302轨道巷破碎围岩锚注支护设计中进行应用,有效控制了围岩变形。     

外锚内注技术在大断面软岩巷道中的应用

大断面软岩巷道采用外锚内注技术,即利用锚杆兼作注浆管,在围岩深处注浆加固形成能承受较大压力的注浆加固圈,为锚杆提供可靠的锚固基础,提高锚杆对松软破碎岩石的锚固作用,形成锚杆加固圈,再铺网喷砼,形成网架喷加固圈,在三重加固的作用下,稳定围岩,防止巷道变形;介绍外锚内注式锚杆结构、锚注孔布置、技术参数与工艺流程;经超声波检测,松散破碎岩体得到充填黏结,巷道未见浆皮开裂、底鼓。     

铜坑矿破碎矿柱锚注加固数值模拟研究

为了验证铜坑矿破碎矿柱锚注加固的效果,采用FLAC3D数值分析软件建立三维模型,对锚注加固的过程进行了数值模拟分析。研究结果表明,锚注加固后围岩塑性区范围及位移明显减小,锚注加固能显著提高矿柱的稳定性。     

龙口海域软岩巷道锚注支护试验研究

针对龙口海域软岩巷道支护困难的问题,探讨了锚注支护技术在海域软岩巷道中的应用.为了研究注浆加固效果,首先进行了室内岩石注浆加固试验,结果表明,注浆岩体强度比未注浆情况下有了很大程度的提高;然后采用数值模拟软件FLAC3D,对海域软岩巷道锚注支护前后围岩变形情况进行了数值模拟,计算结果表明锚注支护能有效控制海域巷道的变形,并根据计算结果得出了巷道的变形规律;最后进行了现场支护试验,并对锚注支护后的巷道围岩变形进行了监测.监测结果表明,锚注支护能显著提高围岩的强度和承载能力,有效控制海域软岩巷道的损伤变形.     

采动影响下破碎围岩巷道注浆加固支护技术

成庄矿二盘区机头硐室与周围巷道群由于受2315综采工作面回采的影响,围岩破坏十分严重,为使该巷道能满足正常生产急需对其进行修复加固.基于成庄矿二盘区机头硐室与周围巷道的现场地质条件,运用离散元数值模拟分析方法(UDEC),研究注浆对该硐室破碎围岩体的塑性区大小、应力状态以及可锚性等方面的影响.研究表明注浆能够有效缩小破碎围岩体塑性区范围,改善巷道浅部围岩的受力状态,提高破碎围岩体的可锚性,在此基础上提出了注浆和锚索复合加固方案,取得了良好的现场试验效果.     

风动搅拌注浆工艺技术研究与应用

矿井深部巷道维护一直是煤矿生产建设中的难题,特别是在软岩内布置巷道,围岩变形大,稳定性差,使巷道的支护十分困难,而且屡遭破坏,需反复修护,严重影响矿井的安全和正常生产.锚注加固技术是在岩体锚杆加固与注浆加固的基础上,利用特种中空锚杆兼作注浆管对岩体实施外锚内注加固的一种巷道加固方式,在矿井巷修中得到迅速应用.     

铜川矿区巷道底鼓机理与防治技术

分析了铜川矿区巷道底鼓的基本形式及影响因素,提出了采用高强度锚杆与注浆联合加固技术防治破碎围岩巷道底鼓的方法,对钻锚注加固材料、注浆机具和工艺、锚注参数等进行了研究。井下试验结果表明,巷道底板钻锚注加固后平均底鼓量仅为不加固的1/3左右,说明钻锚注支护对控制破碎底板底鼓是十分有效的。     

锚注技术在井筒修复中的应用

结合兴安矿四水平新副井井筒修复的工程实践,分析了锚注支护的工程特点,经工程应用表明,注浆可以将松散围岩胶结成一体,锚杆可以加固围岩,锚杆支护与注浆加固共同作用显著提高了围岩的强度和承载能力,有效地控制了围岩变形问题,同时也封堵井壁淋水对围岩侵害.     

软岩巷道锚注加固系统的"网络"效应

利用特种中空锚杆兼做注浆管的锚注加固技术,不但充分利用锚杆加固与注浆加固的各自优点,而且还形成其自身所特有的系统“网络”效应,是控制软岩巷道矿压显现的有效手段之一。通过对锚注岩石的扫描电镜分析及实验室和现场的锚杆拉拔试验,系统地研究了锚杆、浆液凝结体等共同形成的网络体系。     

矿山裂隙岩体锚注机理及数值模拟研究

通过分析矿山节理裂隙岩体锚固机理,得出节理岩体的剪切强度和最佳锚固角等参数的本构关系。同时结合大型数值模拟软件FLAC3D,分别对节理化岩体双轨巷道未支护和锚注加固时的岩体巷道围岩进行了数值模拟分析。模拟结果表明:锚注加固支护极大增强了节理巷道围岩自身的承载能力,改善了巷道围岩的受力情况,限制了巷道岩体围岩的变形量。     

阳城矿深部复合型软岩大巷破坏机制与支护设计

针对阳城煤矿南翼软岩大巷严重底鼓和断面收缩等非线性流变大变形控制难题,综合采用力学试验、现场测试和理论分析等方法,分析了南翼大巷围岩的地质力学特性和破坏特征;通过建立受二向均布载荷作用下的巷道力学模型,研究揭示了阳城煤矿南翼软岩大巷变形破坏力学机制。结果表明:地应力环境对大巷产生了极为不利的影响;大巷围岩属HJS复合型软岩,节理裂隙发育、松动破坏严重,使得可承载的完整岩层厚度较小是大巷破坏严重的关键因素。基于大巷复杂的破坏机制,提出了以锚注为主体的锚网索喷注联合支护方式,并设计使用了新型的注浆锚索,注浆管+注浆锚索深、浅耦合注浆,取得了良好的现场应用效果,实现了软岩大巷变形的有效控制,为类似巷道工程提供了参考。     

锚杆支护与围岩共同承载的协调性

锚杆是在围岩体内部发挥支护和加固作用的，如何与围岩的状态和变形特点相协调，是决定锚杆支护效果的关键因素，围岩与锚杆通过锚固力相互作用。通过分解锚固力，研究其作用过程与特点，提出了锚杆与围岩相互作用关系曲线，揭示了影响协调性的主要因素，分析比较了锚杆、注浆和支架支护的承载协调性，得出全长锚固锚杆的承载协调性优于其它支护形式。     

高应力极软破碎岩层巷道高强度耦合支护技术研究

从控制围岩集中应力转移和缩小围岩破碎区范围出发,分析了牛马司矿业公司水井头煤矿-300 m东大巷的变形破坏特征,得出该巷道围岩失稳机制,指出原支护方式的主动让压、支护强度低是导致巷道剧烈变形的主要原因。通过现场测试和数值模拟,提出了采用高强度锚杆、强力锚索、注浆加固围岩的高阻让压和高强度支护技术,根据现场监测数据和耦合支护原理,确定了合理的各支护环节的支护时间:U型钢支护在锚杆支护32 h后进行;注浆支护在Ｕ型钢支护10 d后进行。     

高强耦合支护在大断面全煤巷道中的应用

针对大断面全煤巷道支护难题,详细分析了高强耦合支护系统在控制深部复杂困难围岩中的作用。结合某煤矿的工程实际条件,分析了某煤矿顺槽失稳机理,采用注浆加固技术和高预应力强力耦合支护系统对巷道围岩进行了加固,结果表明:注浆加固技术使围岩裂隙得到填充,裂隙发育减少;高预应力强力支护系统有效控制了巷道围岩的变形。     

高应力复合型软岩巷道支护技术研究

以某矿井底车场巷道为例，通过对围岩物化分析、力学参数、地应力测试，现场工程地质调查及巷道破坏特征分析，针对该矿软岩巷道围岩变形量大和流变变形显著这两个特点，提出了一次支护采用强力锚喷网、二次支护采用锚注支护是适合该矿岩体特点的合理支护形式，并在该矿西大巷延拓及井底车场巷道、硐空修复中成功应用，取得了良好的技术经济效果。     

余吾煤业轨道大巷破碎围岩控制技术

分析了破碎围岩弱面、水蚀、构造应力、大断面等因素对余吾煤业+400 m水平轨道大巷围岩变形破坏的影响,论述了轨道大巷两帮破坏诱发顶板变形的围岩破坏特征,进一步阐述了采用注浆加固减小帮顶围岩塑性区,锚杆支护提高了围岩的自承能力的锚注联合控制技术。矿压观测结果表明,注浆加固围岩弱面后,锚杆锚索初期快速承载,围岩最大表面位移约23 mm,控制效果显著。     

Engineering study on roadway support in high－stress composite soft rock

The present study is focused on the roadway support in high-stress composite soft rock. This paper expounds the two main features of roadway in soft rock, i. e., great de-formation of surrounding rock and remarkable theological deformation. Furthermore, on the basis of analyzing physico-chemical component of surrounding rock and the situation of the damaged roadway, the method of adopting strong bolting and shotcreting mesh for the pdma-ry support, bolting and grouting for the secondary support is put forward in light of the on-the-spot investigation of stress tension, mechanical parameter and engineering geology. The ap-plication reveals the method facilitates the continuation of west main roadway and the restora-tion of shaft station and chambers. Consequently, better techno-economic results have been achieved.