庞庞塔煤矿9-8062巷道管索组合结构支护优化设计

为提高庞庞塔煤矿9-8062托顶煤巷道围岩稳定性和锚索的抗剪承载力，抑制锚索的剪切破断，通过双剪试验、数值模拟等手段研究管索组合结构的力学性能，探索管索组合结构在巷道支护中的作用。双剪试验结果表明，管索组合结构的抗剪承载力优于锚杆锚索，横向变形能力与锚杆近似，具有比锚索更优异的变形能力，管索组合结构、锚索、锚杆中只有管索组合结构兼顾到了抗剪承载力与横向变形能力。根据数值模拟结果，与原方案相比，管索组合结构支护优化方案可以有效减小巷道的顶板下沉量、两帮移近量和塑性破坏区，有效控制巷道围岩变形。     

杜儿坪矿大断面巷道破碎围岩注浆加固技术分析

为解决杜儿坪矿2号煤层南翼中组煤轨道巷掘进过陷落柱段两帮变形量大的问题,采用数值模拟方法对巷道在原有支护方式下两帮塑性区的发育情况进行分析,根据塑性区的发育情况确定巷道采用浅部+深部注浆的方式进行补强加固,并用数值模拟对注浆加固方案的效果进行分析,得出该加固方案能够保障巷道围岩稳定。现场应用后表明:浅部+深部注浆加固方案有效控制了巷道围岩的变形,保证了巷道围岩的稳定。     

管索组合结构支护新技术及其在深部大变形巷道应用研究

随着煤矿开采深度的增加,巷道围岩应力环境恶化,围岩大变形及锚杆锚索破断问题更加突出,严重影响深部矿井生产安全。为了解决此类问题,本文针对锚杆锚索支护的优点及缺陷,基于管索组合结构与围岩相互作用机理,提出了管索组合结构支护新技术。管索组合结构通过改善锚索自由段结构、优化其受力状态,使锚索具备较高轴向承载力,同时能够防止受岩石错动等横向作用而导致的锚索自由段破断,避免围岩失稳。通过室内剪切试验发现,管索组合结构的最大剪切荷载为普通锚索的1.27倍以上,平均最大剪切位移为普通锚索的1.16倍,表明管索组合结构具有良好的抗剪能力和剪切方向延展特性。基于九龙矿巷道的工程案例,通过现场监测和钻孔探测,分析了原支护方案下巷道的变形破坏特征,并将管索组合结构在深部大变形巷道进行了应用,现场监测结果表明,采用管索组合结构支护新技术能够有效控制围岩大变形。研究结果可为类似深部矿井支护提供参考。     

近距离条件下工作面开采大巷加固技术研究

针对鹿洼煤矿33下01工作面开采时会对下部巷道产生扰动和破坏,影响下部巷道的使用问题,通过数值模拟结合弹性力学理论来分析近距离条件下工作面开采对下部巷道的影响,得出受到扰动影响的范围,提出对受扰动区域采取顶板锚索加底板注浆的补强支护方案。运用FLAC^3D软件对原支护方案与补强支护方案在围岩应力、巷道位移及塑性区三方面进行分析,结果显示补强支护后围岩应力变化不大,各剖切面应力峰值减小量不足1 MPa,由于等效支护应力远小于原岩应力,难以模拟影响效果。巷道顶板位移量减小稳定在40 mm左右;塑性区明显变小。根据现场观测测得巷道顶板位移量最终稳定在39 mm左右,因此补强支护方案可为距离工作面较近条件下的巷道的支护方法提供依据。     

布尔台矿回采巷道围岩破坏及支护研究

以数值模拟为研究手段,针对采动巷道围岩破坏规律进行分析,获得巷道围岩塑性区及主应力差值分布特征。结果表明:采动造成巷道围岩所受主应力大小和角度共同发生改变,以致于产生巷道非对称变形。为保证二次回采期间巷道服务正常进行,对其进行补强支护分析,补强支护方案较为合理。     

2104巷支护参数优化与支护效果模拟

为解决小峪煤矿2104巷道顶板破坏问题,分析了该巷破坏失稳的内在原因,提出了相应的支护优化方案,并采用有限元模拟的方法分别对比分析了巷道在原支护设计方案及优化后的支护设计方案下的围岩塑性区发育情况.结果表明:优化后的支护设计方案可以有效的降低围岩塑性区范围,优化后塑性区范围降低至1.5 m,同时围岩变形速度及变形量可以...     

近风化带泥岩顶板回采巷道锚网(索)支护技术

隐伏型煤田风氧化带岩层裂隙发育,岩体强度低,靠近风氧化带掘进巷道支护困难。本文在分析新桥矿南一采区2107工作面回风平巷靠近风氧化带掘进时围岩变形特征及其影响因素的基础上,根据风氧化带区域传递水平力较差的特点,利用数值模拟分析了不同水平应力作用下巷道围岩塑性区特征,提出了巷道支护对策和巷道支护新方案。并利用数值模拟分析了新、旧支护方案的围岩应力特征以及围岩塑性区分布,现场应用效果良好。     

孤岛工作面下方大巷围岩支护技术优化

为了解决孤岛工作面下方大巷围岩支护困难问题,基于弹性力学理论对巷道围岩受力进行分析,探讨了巷道围岩塑性区的影响因素,并分析了巷道半径对巷道围岩塑性区的影响,结合计算机数值模拟,对巷道围岩塑性破坏特征与支护技术优化展开研究,分析得出巷道围岩塑性区剪切破坏呈现"X"型特征,基于此,对原有支护方案进行优化设计,沿巷道正中及顶底板左右四角各增打1根长8 m的锚索,综合数值模拟分析与工业性试验监测,结果表明:巷道围岩支护方案优化后可显著降低巷道围岩应力及控制塑性区发育,围岩变形量最大为0.3 m;验证了优化支护方案的可行性,保证了巷道围岩的稳定,改善了孤岛工作面作用下,原支护方案效果需要反复维修,大巷持续变形的现状。     

重复采动回采巷道变形机理及稳定控制

工作面在高强度开采过程中，回采巷道围岩的稳定性控制至关重要。针对布尔台煤矿厚煤层综放工作面回采巷道受强采动围岩变形特征，以42203综放工作面为例，根据巷道围岩蝶形破坏理论，与数值模拟方法相结合对其辅运顺槽受一次采动、二次采动时围岩变形机理进行了研究，分析了巷道围岩的塑性区“蝶形”扩展机理。研究结果表明：巷道围岩塑性区边界与巷道埋深、侧压系数及围岩的力学特性有关；围压比值决定着围岩塑性区的发育形态。在采动影响作用下，巷道周边最大主应力和最小主应力的大小及方向处于不断变化过程中。42203工作面辅运顺槽在受采动影响时应力发生偏转，致使塑性区呈现出非对称性扩展。基于42203工作面辅运顺槽受采动应力分布规律与塑性区演化规律，提出了相应的围岩控制加强支护技术方案，在现场工业性试验效果良好，为重复采动巷道围岩的变形机理及稳定控制提供一定借鉴。     

多巷布置充填留巷围岩变形特征及补强支护技术

为解决新元煤矿多巷布置充填留巷动压巷道围岩变形严重问题,采用现场监测巷表面位移变化特征、超前支承应力变化规律及数值模拟巷道塑性区的变化规律,并根据原有支护形式的不足,提出适合多巷巷道大变形问题支护优化方案,并在井下进行优化补强支护工业性试验。实测结果表明:巷道围岩在进入超前支承压力影响范围后开始变形,但变形量不大;原支护方案在工作面推过后,巷道底鼓急剧增加,根据现场观测和数值模拟分析塑性区的变化规律,优化支护后的补强措施顶板、两帮的移近量均有减小,底鼓量减小了约50%,优化补强支护方案改善了巷道围岩质量。     

近距离煤层采动影响下巷道支护设计研究

山西省某煤矿属于高瓦斯矿井,矿方在近距离煤层开采前,于下组煤布置了瓦斯底抽巷,该巷道在上组煤开采前提供瓦斯抽采服务,在下组煤的回采期间将作为下组煤的回采巷道使用,巷道具有服务期限长、功能多的性质,其安全稳定性对矿山生产十分重要。研究中设计了该巷道的合理支护方案,并通过数值模拟软件FLAC3D分析了在巷道掘进和受采动影响条件下的围岩变形情况,研究表明:支护方案下的巷道在掘进、受采动影响的两种环境下,应力、变形和塑性区分布的情况均较无支护条件下得到了明显改善,此次研究为同类型巷道的支护布置提供了重要的参考依据。     

裂隙带顶板巷道围岩破坏机理及稳定性控制

针对上行开采过程中顶板巷道支护困难的问题,采用UDEC离散元数值模拟软件对上行开采过程中采场采动裂隙、塑性区以及巷道围岩裂隙、塑性区发育进行了系统的研究和分析,研究结果表明:采动作用下顶板巷道围岩破坏以巷道顶、底板破坏最为明显,靠工作面侧的巷帮破坏次之。采场采动裂隙、塑性区发育与巷道围岩裂隙、塑性区发育在工作面的推进过程中不断相互吸引和促进,最终贯通。同时,当采动作用达到一定程度时,采动裂隙会以顶板巷道顶板为起点向上发育,而巷道肩角处塑性区向上产生畸形发展,其发育方向与采场覆岩断裂角一致,其发育高度远远大于未受采动影响的巷道塑性区发育高度。基于分析结果,提出了上行开采裂隙带顶板巷道支护策略,并以山脚树矿上行开采为工程背景对其顶板巷道原有的支护形式进行了改进,改进后的支护能够有效保证巷道围岩稳定。以上研究成果可为上行开采工程中顶板巷道的支护提供设计参考,丰富采动巷道围岩稳定性控制理论成果。     

采区大巷通过小窑破坏区支护方案及实施效果分析

针对整合矿井生产过程中经常遇到采掘工作面过小煤窑破坏区的问题,通过分析首阳煤业二采区回风大巷及其受小煤窑破坏区影响的基本情况,在原支护方案的基础上,提出了补强支护措施,并进行围岩动态监测。观测结果表明,在采取补强支护措施后,巷道掘进及后期服务过程没出现片帮、冒顶等异常现象,围岩安全可控。     

近距离下分层临近采空区巷道支护技术研究

近距离下分层临近采空区巷道受应力叠加及掘进二次扰动影响,巷道掘进范围应力集中,围岩破碎且变形量大,支护困难。通过对磁窑沟11102运输巷围岩变形机理进行分析,制定注浆加固、架棚支护+锚索、抬棚补强支护方案。通过现场应用及矿压观测结果表明,采取补强支护方案后,顶底板最大位移量100 mm,两帮最大位移量140 mm,断面收缩率仅为5.6%,巷道围岩变形量得到有效控制,支护强度满足该巷支护要求,可为同类条件下巷道支护方案提供参考。     

近距离跨采软岩巷道围岩变形破坏控制研究

针对近距离跨采软岩巷道围岩变形破坏严重与难控制的问题,以内蒙古诚意煤矿II0116回风大巷为例进行研究,建立了底板应力增量计算模型,得出了底板应力增量变化规律,运用FLAC3D6.0软件模拟计算了跨采作用下底板巷道围岩塑性区的动态扩展过程,并分析了围岩的变形特征和破坏机理。根据理论分析和数值模拟结果提出了此类巷道的控制技术:顶板短锚索+帮部锚杆及时非均匀初次支护快速组合顶板围岩,形成内承载结构;全断面滞后注浆强化围岩,提高内承载结构的整体性;顶板长锚索二次补强支护,把前期形成的内承载结构与巷道围岩深部自有的稳定外承载结构联合成更大的承载结构,以抵抗跨采期间强烈采动影响。针对II0116回风大巷的特点设计了支护方案,工程实践结果表明:采用该方案降低了支护密度,有利于综合机械化快速掘进的实施,底板巷道围岩变形稳定,保证了巷道的长期使用。     

回采巷道超前塑性区发展规律研究及支护优化

为有效解决深部煤巷工作面开采后产生的大变形，以某矿3213材料巷道为工程背景，分析了3213材料巷道的顶底板岩石性质、巷道受采动影响而形成的变形特点，针对原有支护方法已经无法继续维持巷道围岩稳定性的问题，采用数值模拟和理论分析的方法，通过对塑性区受采动影响的时空发展规律研究，提出了“强化顶底角-加强煤壁帮”的补强支护理念，并使用FLAC3D软件结合现场工程实测验证了“强化顶底角-加强煤壁帮”联合支护方式的合理性与实用性，3213材料巷道经过联合支护后，较原支护对巷道围岩控制能力提高80%,可为其他类似巷道支护工程提供参考。     

富水顶板大变形破坏特征及分区动态支护技术研究

富水顶板对回采巷道开挖及服务期间均具有较强影响，巷道顶板吸水或失水过程都将弱化其完整性，造成巷道发生大变形，影响工作面安全高效生产。以布尔台煤矿22204工作面为研究对象，采用理论分析、现场探测、数值模拟综合研究方法明确了不同区段巷道塑性区分布特征，认为无支护条件下含水区段塑性区发育范围约为5 m，明显大于正常区段塑性区范围2 m，且塑性区均呈明显非对称分布形态，同时提高支护强度可显著控制含水巷道塑性区半径。在此基础上提出了对顶板富水区段巷道进行“锚索+钢带”补强支护的分区动态支护方案，并进行了工业性实践，围岩控制效果显著。     

倾斜煤层矩形巷道围岩非对称破坏特征及控制技术研究

为揭示倾斜煤层中矩形巷道掘进期间的非对称失稳破坏诱因，以硫磺沟煤矿(4-5)06工作面掘进巷道为工程背景，采用“当量半径”理论分析、数值模拟和工业性试验等研究方法，系统分析了倾斜煤层巷道围岩应力分布特征及非对称破坏机理。结果表明：倾斜煤层矩形巷道围岩塑性区呈现出椭圆形分布特征，椭圆长轴与水平面夹角约为20°,且长轴发育范围约为25 m。巷道在未支护下其右顶角及左底角塑性区发育严重，巷道顶板靠右顶角区域垂直位移较大，约为420 mm,靠左底角区域底板水平位移较大，约为380 mm,且巷道右顶角及左底角的变形量明显大于其他区域，导致巷道呈现出明显的非对称变形破坏特征。基于这一特征，提出了“长锚索(杆)补强区”的围岩控制技术，工程应用效果良好。     

锦丰金矿深部巷道中空注浆锚杆支护参数优化研究

为提高锦丰金矿00^#水平巷道支护效率，提出采用中空注浆锚杆进行支护，运用FLAC3D数值模拟方法，以锚杆直径、长度及间排距作为研究参数，从降低巷道表面位移量、塑性区体积、围岩应力及节约经济成本等方面考虑最优支护参数。研究结果表明：原支护参数下，管缝式锚杆支护效果比中空注浆锚杆差，巷道塑性破坏区域范围广，塑性区体积为8668.8 m³;中空注浆锚杆最优参数锚杆直径为32 mm,长度为1.8 m,间排距为900 mm,优化后，巷道两帮移近量为174 mm,较原支护降低51.1%;顶底板移近量为144 mm,较原支护降低23.9%;巷道垂直应力较原支护降低13.2%,整体应力水平呈降低趋势；塑性区体积为3553.5 m³,较原支护缩小59%,塑性破坏范围明显减小。现场监测结果显示新支护方案支护效果良好，可在更短时间内使巷道围岩体达到稳定状态。     

许厂煤矿松碎不稳定围岩巷道锚网索支护技术

针对许厂煤矿1302轨巷顶煤裂隙发育、松软破碎、不稳定层厚度大，掘进过程中极易冒落等特点，提出“减小空顶距离＋减小空顶时间＋提高临时支护初撑力＋预应力锚索支护”的支护技术对策；并据此制定了减小循环进尺，强有力的临时支护，左旋高性能预应力螺纹钢锚杆，以及小孔径短锚索加强支护控制顶板的支护方案；采用数值模拟方法比较了新旧支护方案的围岩控制情况．数值模拟表明，随着支护强度的增加，巷道围岩应力状态改善，塑性区范围减小，巷道表面位移得到有效控制，据此确定了最优支护参数并应用于现场施工．实测表明，采用新支护方案后巷道成形较好，围岩变形得到有效控制。