主应力对深部软岩巷道围岩稳定性影响规律研究

以某矿为工程背景,根据深部软岩巷道可能存在的地应力场类型和巷道轴向角度α(轴向与最大水平主应力的夹角),设计出105组数值模拟方案,研究了深部软岩巷道围岩稳定性随轴向、径向侧压系数(λy,λx)及巷道轴向角度(α)变化的规律,研究了侧压系数因子Nλn和轴向角度因子Nα对巷道围岩稳定性的影响权重。研究结果表明：深部软岩巷道布置的合理轴向角度(α)并非只沿最大水平主应力方向布置时才最有利于巷道的稳定,而与巷道所处的具体地应力场有关;当巷道轴向与水平主应力方向不平行时,可将更靠近巷道轴向的水平主应力视为轴向应力,将另外一个水平主应力视为径向应力。     

深部巷道围岩稳定性控制技术

在煤炭开采深度逐渐增加的过程中,由于地质条件更为复杂,所需要的煤炭支护技术的科技性含量将会越高.由于深层煤炭巷道内部所产生的结构性较为不稳定,且容易遭受裂缝现象和破碎现象的影响,从而可能会造成整个支护工艺效用的发挥效果较弱.在我国,具体科研人员经过多年研究之后发现,柔层桁架支护技术作为一种高科技的工艺手段可以有效的针对...     

软弱夹层对金矿深部巷道围岩稳定性影响研究

含软弱夹层巷道围岩稳定性是黔西南金矿深部开采过程中遇到的一大难题。为保障矿山安全高效生产,采用FLAC3D模拟软件建立不同软弱夹层产状对巷道围岩稳定性影响的分析模型,研究巷道埋深、软弱夹层倾角和位置对巷道工作面稳定性的影响。结果表明：随着埋深的增加,巷道围岩变形量和塑性区体积均逐渐增大;当软弱夹层倾角在0°～40°范围内时,随着倾角的增加,巷道围岩变形量和塑性区体积均逐渐增大;当软弱夹层倾角大于0°时,巷道表面位移呈现不对称性：左拱肩>右拱肩,左帮>右帮,左拱脚<右拱脚,且随着角度的增大,这种不对称性更加明显;随着软弱夹层距巷道顶板距离的增加,巷道表面位移逐渐减小,巷道不对称变形的程度变小,围岩的塑性区体积逐渐变小。研究结果可为类似巷道工程支护提供一定的参考依据。     

最大水平主应力对巷道围岩稳定性影响研究

根据实际地质条件,模拟分析了巷道轴向与最大水平主应力方向夹角α对巷道围岩稳定性的影响,并对现场巷道的实际破坏与维护情况做了详细调查和实测分析。研究结果表明:在其他工况条件相同时,当夹角α不同时,围岩变形趋势基本一致,最终都趋于稳定值,且夹角α越大巷道围岩稳定性就越差,但当α45°时,夹角α对巷道稳定性的影响较小,当α45°时,巷道围岩应力及位移随夹角α增大而迅速增大;南翼回风大巷的围岩变形量比北三采区回风下山大,进一步证明,在水平构造应力场影响下,夹角α越大,巷道围岩稳定性越差。     

深部煤巷围岩稳定性控制设计

对于深部巷道来说,高水平应力是影响巷道稳定性的重要因素之一。基于高水平应力影响巷道稳定性以及岩梁跨度随巷道变形而增大两个因素,建立了新的锚固岩梁力学模型,对深部煤巷支护参数进行了设计,得出了新元矿3108顺槽支护参数。通过现场监测,得到施加支护后的顶板下沉量、顶底板移近量及两帮移近量最大值分别为124,210,140mm,支护方式有效控制了围岩变形,保证了巷道围岩稳定性。     

深部围岩稳定性影响因素研究

深井巷道围岩随着开采深度的增加其稳定性也发生了变化。通过对深井巷道围岩稳定性的分析,认为影响深井巷道围岩稳定性的3个主要因素是围岩性质、采深和支承压力,得到了根据围岩性质、采深和支撑压力来控制巷道稳定性的结论。     

深部巷道底鼓对围岩稳定性的影响

结合新汶矿务局孙村矿深部破碎围岩开拓巷道实际,在对巷道底鼓机理研究的基础上,利用有限差分软件FLAC2D对底板加固前后顶底板移近量、围岩塑性区、拉应力区发展状况进行了数值模拟和分析。现场观测结果表明,对于深部工程软岩支护问题,在控制顶板和两帮的同时,更需要注重底板的加固,这样才能保证深部巷道围岩整体的稳定性。     

深部巷道围岩稳定性预测与锚杆支护优化

针对深部巷道复杂的应力环境和多变的围岩性质，对深部巷道围岩稳定性进行了分类预测、松动圈预测和数值计算分析，为深部巷道锚杆支护提供了理论依据，并对锚杆支护参数进行了优化设计，确保了深部巷道支护的最优化和长期稳定。     

深部巷道围岩稳定性影响因素的灰色关联分析

针对深部巷道围岩稳定性影响因素繁杂且呈现出典型灰色系统特征的问题,运用灰色关联分析法,以3类危险源理论为依据,通过分析地质特性、环境因素及人为工程等因素之间的关联度,对深部巷道围岩稳定性影响因素进行了灰色关联排序,从而确定了主要相关因素,可以有针对性地从危险源方面对其进行控制。结果表明:灰色关联分析准确度较高,能够弥补传统计算方法样本缺乏以致分析结果不够准确的问题,对于少样本问题适应性较好,且该方法获取的围岩稳定性影响因素的主次关系与实际情况吻合度较好。     

深部沿空巷道围岩主应力差演化规律与控制

针对千米深井沿空巷道围岩控制难题,以邢东矿2122运输巷为研究对象,采用FLAC3D模拟埋深550～1 250 m时巷道围岩主应力差与塑性区响应特征以及两帮主应力差演化规律。结果表明：① 沿空巷道顶板与实体煤帮主应力差由浅到深均呈先增高后降低至趋稳的趋势,煤柱帮主应力差呈山峰型对称分布;② 在埋深增加过程中,沿空巷道顶板和实体煤帮浅部主应力差敏感性度较小,进入中深部后变化较大;③ 随着埋深增加,两帮剪切、拉伸破坏区逐渐呈扇形分布并向深部扩展,且采空侧范围略大于巷道侧;④ 深部高应力和煤柱帮被主应力差长时间破坏使得实体煤帮主应力差峰值明显高于煤柱帮。基于此提出采用高预应力、强力支护系统进行深部沿空巷道围岩控制,并结合数值模拟研究结果确定了关键参数,现场实践表明,支护效果良好,实现了深部5 m宽煤柱沿空巷道围岩的有效控制。     

深部软岩巷道围岩变形规律及稳定性控制技术

以某矿IV621风巷为研究对象,采用现场调研、数值模拟和工程实践相结合的研究手段,对深部软岩巷道的变形机理及控制方案进行了分析,确定了该风巷的最佳支护方案,并应用于现场。结果揭示了破碎软岩巷道掘进期间巷道表面及巷道深部围岩移近量的时间效应;分析了锚杆支护、锚索支护和联合支护在控制围岩变形量的情况;现场实践中,巷道顶底板移近量缩小至95 mm以内,两帮移近量缩小至100 mm,符合煤矿安全生产的需要。     

深部巷道交岔点围岩变形及稳定性研究

针对深部软岩巷道设计、支护和围岩稳定性控制方面存在的问题,通过数值模拟正交试验得出水平应力作用角、侧压系数、岩体强度和分岔角等主要地质结构因素对深部软岩巷道交岔点围岩变形和稳定性的影响变化规律.研究表明,与可控因素分岔角相比,埋深、平均侧压力系数、围岩强度对深部巷道交岔点的影响是显著的,而岩体强度则是影响深部巷道交岔点稳定性的最主要的因素,并以此得出了深部巷道设计的最佳地质和结构参数.     

深部厚顶煤巷道围岩稳定性相似模型试验研究

针对深部厚顶煤巷道围岩控制难题,采用相似模型试验方法,分析了埋深、构造应力等因素对厚顶煤巷道围岩变形、围岩应力及支护结构的影响,揭示了厚顶煤巷道围岩稳定性规律:随着埋深增大,两帮及顶煤内应力峰值增大,围岩变形破坏程度增大;随着构造应力增大,围岩变形破坏程度增大,构造应力对顶煤稳定性影响显著,顶煤水平应力呈现出"两端低、中部高"分布形态,且应力峰值位置随构造应力增大向深部转移,下位顶煤、煤层与顶板交界面附近的顶煤破坏严重,最终发生"尖顶型"垮冒;顶板锚杆和穿过煤岩层交界面的锚索易被剪断。对于深部构造应力作用下的厚顶煤巷道,认为提高顶煤锚固体的抗剪能力尤为重要,提出采用"高强高预紧力锚杆及斜拉锚索梁"支护技术,以此增强厚顶煤锚固体的抗剪能力、提高两帮承载能力,顶煤和两帮稳定性的提高则有助于减小底臌量。研究成果成功应用于工程实践。     

深部开采巷道围岩稳定性监测及分析

随着三山岛金矿开采深度不断增加,地应力增大、地温升高、涌水量和净水压力增大,巷道围岩的变形破坏日益严重,冒顶和片帮等突发工程事故发生几率增加,作业环境恶化和生产成本急剧增加等一系列问题突出。为了及时掌握深部巷道围岩的稳定性,在-555 m水平巷道布置3个断面收敛计、2个多点位移计、4个钻孔应力计,分别对巷道的表面位移、深部位移、围岩压力进行监测。通过采集和分析监测数据,及时准确地对巷道的围岩稳定性做出评价,为矿山的安全高效生产提供科学指导。     

最大主应力方向对围岩偏应力及变形影响研究

地应力是引起巷道变形破坏的主要因素之一,为了分析最大主应力方向对围岩稳定的影响,采用FLAC3D模拟了夹角α从0°～90°过程中围岩塑性区分布、偏应力及位移变化规律。研究结果认为：α越大,“围岩”塑性区范围越大,且有向顶、底板围岩深部发展的趋势|围岩偏应力呈“单峰”状,顶、底板围岩偏应力峰值随α增大而增大,而帮部偏应力峰值则减小|围岩位移变化呈类“线性”增长,围岩变形随α增大而增大,最大水平主应力方向对顶、底板围岩变形的影响大于帮部。通过现场观测,验证了分析结果的可靠性。     

最大水平主应力对巷道围岩稳定性影响的数值分析

利用数值计算方法,研究了最大水平主应力对巷道围岩稳定性的影响。结果表明,最大水平主应力方向与巷道轴向方向夹角对巷道围岩稳定性的影响大致可以分为3个阶段。0°~20°为第1阶段,巷道两帮较顶、底板承载更高的围岩应力,要注重巷道两帮的支护;20°~50°为第2阶段,巷道两帮与顶、底板承载相同的围岩应力,应采用相同的支护强度;50°~90°为第3阶段,巷道顶、底板承载的围岩应力远高于巷道两帮,要特别注重巷道顶、底板的支护,夹角越大,顶、底板支护强度越高。     

夹河矿深部煤巷围岩稳定性控制技术研究

为解决夹河矿深部开采时煤巷出现的围岩变形量大、支护体破坏严重等非线性大变形问题,采用现场工程调查、微观组构实验等手段,分析了巷道围岩破坏失稳主要是由于支护体与围岩在力学特性上的不耦合造成的。研究采用耦合支护非线性设计方法,得到锚网索耦合支护参数。现场试验表明,采用该设计方法进行锚网索耦合支护既能充分发挥锚网主动支护浅部围岩的能力,又能通过锚索调动深部围岩强度的支护能力,从而实现软岩巷道支护体与围岩在强度、刚度和结构上的耦合,发挥支护体与围岩共同承担荷载的作用,实现深部煤巷的稳定性．     

锚杆预紧力对深井煤巷围岩稳定性的影响

针对深井巷道出现的高应力、巷道围岩变形严重等问题,以孔庄煤矿7434工作面材料巷道为模型,采用理论计算确定了巷道围岩破坏范围,以及对围岩压力进行分析。从莫尔-库伦强度理论角度分析了预紧力对围岩的控制机理,采用FLAC~(3D)数值模拟方法对巷道预紧力支护方案进行模拟。结果显示,锚杆预紧力值为98 k N时,顶板下沉量减少了32.1%,两帮移近量减少了43.8%,巷道围岩受力状况得到改善,围岩变形得到有效控制。     

主应力方向变化对巷道围岩塑性区形态特征的影响

为了研究深部巷道围岩塑性区在不同方向垂直主应力作用下的扩展规律,结合江西曲江煤矿实际条件,采用现场调查、数值分析等方法,对不同方向主应力影响下深部巷道塑性区形成及扩展规律进行分析,研究结果表明:(1)垂直主应力方向的改变会影响巷道围岩蝶形塑性区蝶叶的扩展方向,蝶形塑性区总会朝向垂直主应力偏转方向转动相近的角度;(2)巷道围岩的变形量与巷道临空面纵向塑性区深度成正相关,巷道临空面塑性区深度越深,巷道断面向内部收缩越严重.