锚杆（索）支护体让压减震技术研究

在大埋深、高地应力等复杂地质条件下，现有的支护体无法有效适应围岩的大变形，易导致锚杆、锚索支护体大面积破断失效。详细分析了锚杆（索）支护体的让压减震作用机理，提出了锚杆（索）支护体让压减震功能实现的关键技术（让压点、让压距离及减震能力），并对工程中常用的单炮管和新型让压减震装置特性进行了对比分析。研究表明：①新型让压减震装置在高度相同的情况下，壁厚3.0 mm、3.5 mm时所对应的让压点分别为60 kN、73 kN，约束环壁厚越大，让压点也越大；②在约束环壁厚相同的情况下，35 mm高度下让压距离约15 mm，40 mm高度下让压距离约20 mm，随着约束环高度的增大，让压距离也随之增大；③在受到外部冲击荷载作用时，其弹性压缩量可达4~5 mm，具有明显的吸收震动荷载的能力，让压减震效果显著，单炮管让压装置的让压距离仅为新型让压减震装置让压距离的1/2，受到外部冲击荷载作用时，在不同冲击高度下的冲击变形量仅有0.5 mm左右，压缩之后的弹性恢复能力方面存在明显不足，减震效果不明显。     

锚杆(索)支护体让压减震技术研究

在大埋深、高地应力等复杂地质条件下，现有的支护体无法有效适应围岩的大变形，易导致锚杆、锚索支护体大面积破断失效。详细分析了锚杆（索）支护体的让压减震作用机理，提出了锚杆（索）支护体让压减震功能实现的关键技术（让压点、让压距离及减震能力），并对工程中常用的单炮管和新型让压减震装置特性进行了对比分析。研究表明：①新型让压减震装置在高度相同的情况下，壁厚3.0 mm、3.5 mm时所对应的让压点分别为60 kN、73 kN，约束环壁厚越大，让压点也越大；②在约束环壁厚相同的情况下，35 mm高度下让压距离约15 mm，40 mm高度下让压距离约20 mm，随着约束环高度的增大，让压距离也随之增大；③在受到外部冲击荷载作用时，其弹性压缩量可达4~5 mm，具有明显的吸收震动荷载的能力，让压减震效果显著，单炮管让压装置的让压距离仅为新型让压减震装置让压距离的1/2，受到外部冲击荷载作用时，在不同冲击高度下的冲击变形量仅有0.5 mm左右，压缩之后的弹性恢复能力方面存在明显不足，减震效果不明显。     

新型锚杆(索)让压减震环的试验分析

基于巷道掘进过程中围岩应力变化、支护与围岩变形的关系,探讨了让压锚杆(索)的支护作用机理。提出了一种新型让压减震装置,对其结构特点、变形特性进行了试验分析,结果表明装置不仅可实现让压功能,同时具有冲击荷载作用下减震的作用,避免锚杆(索)因应力过大而破断的问题,更加有利于巷道围岩的整体稳定。     

锚杆（索）让压装置作用原理及力学特性实验研究

深部软岩巷道中大面积锚杆、锚索破断现象是巷道支护面临的一个难题。在不需要改进支护材料规格和材质的基础上研制了锚杆、锚索让压装置。分析了让压装置的作用原理，让压装置预留压缩量补偿围岩变形，避免了锚杆、锚索破断，同时实现高阻让压，阻止围岩变形。让压装置力学特性实验研究基于MTS815.02型岩石伺服渗透试验系统，实验采用给定变形的方式，按照位移控制模式以0.05 mm/s的速度加载，测试了3组让压装置的力学特性，实验结果表明，3组让压装置可分别配套于普通锚杆、φ17.8 mm锚索、φ18.9 mm锚索的使用。     

煤矿新型让压锚杆研究及应用

针对高应力软岩巷道围岩的大变形特征,设计了一种煤矿新型让压锚杆,主要运用钢套管内部约束热固性聚氨酯弹性材料来达到大变形让压的目的。试验表明,该锚杆与传统让压锚杆相比,具有让压距离大(为传统让压锚杆的3倍)、让压后承载性能稳定的显著特点。工程应用表明,该锚杆对深部高应力软岩巷道围岩稳定性能起到较好的控制作用。     

巷道防冲机理及支护控制研究

在分析冲击矿压巷道"强弱强"模型的基础上,基于巷道冲击矿压发生的层裂板模型,研究了巷道支护体"强结构"防冲机理、型式和要求.结果表明高强预应力锚杆作为主动支护技术,能够增加冲击矿压发生的难度,提高裂纹非稳定扩展的临界应力值,从而防止冲击矿压的发生.从能量守恒定律出发,研究了巷道围岩与锚固体受冲击载荷的动载与变形特征,指出冲击矿压巷道支护体"强结构"应该具备主动让压功能,通过引导控制能量的释放和转化,将高能量消耗在主动让压过程中,能有效抵御冲击矿压的影响,保证巷道围岩和支护体系的稳定.提出为有效防止冲击矿压发生与抵御冲击载荷,"强结构"应具备主动高强度支护与让压的双强功能,高强让压锚杆能够满足要求,是冲击矿压巷道的有效支护形式.通过现场应用,证明了让压锚杆效果显著.     

深部岩巷变形破坏特征及稳定性控制

针对深部巷道大变形、分区破裂化破坏变形特征,提出了协调让压支护稳定性控制思路.确保支护体系、支护结构和支护参数与巷道围岩变形的力学特性相协调,以期达到最大限度地发挥围岩自承能力和支护体系支护阻力,从而有效地控制围岩变形;加强对巷道顶、帮、底等应力集中的关键部位实行全断面加固支护,不留空余不留死角不留自由面,以确保全断面变形协调,避免支护体系因局部关键部位的大变形而遭到破坏;同时针对分区破裂现象,利用长短结合的锚杆、索,充分发挥锚杆、索的悬吊及改善围岩力学状态的作用,通过以上控制思路,对深部巷道进行全断面协调支护、锚杆、索的长短组合支护技术,实现对深部巷道的稳定性控制.     

大变形锚杆索协调防冲支护的理论研究

在强冲击大变形巷道支护中,锚杆、锚索是否联合协调防冲支护,不仅关系巷道在施工期间的安全,还直接影响巷道支护的长期安全性。结合锚杆、锚索联合对强冲击大变形巷道进行支护时容易普遍出现锚杆、锚索破断的问题,介绍了适合于强冲击大变形巷道支护的大变形锚杆(索)的主要结构特点及其让压性能,并对锚杆、锚索协调防冲原理和设计准则进行了研究分析。在此基础上,通过对大变形锚杆(索)的实验研究,给出了不同冲击条件下大变形锚杆(索)实验设计方法。研究结果对今后强冲击大变形巷道的支护设计施工有一定的参考价值。     

深部岩巷变形破坏特征及稳定性控制

针对深部巷道大变形、分区破裂化破坏变形特征,提出了协调让压支护稳定性控制思路.确保支护体系、支护结构和支护参数与巷道围岩变形的力学特性相协调,以期达到最大限度发挥围岩自承能力和支护体系支护阻力,从而有效地控制围岩变形;加强对巷道顶、帮、底等应力集中的关键部位实行全断面加固支护,不留空余、死角和自由面,以确保全断面变形协调,避免支护体系因局部关键部位的大变形而遭到破坏;同时针对分区破裂现象,利用长短结合的锚杆、索,充分发挥锚杆、索的悬吊及改善围岩力学状态的作用,通过以上控制思路对深部巷道进行全断面协调支护和锚杆、索的长短组合支护技术,实现对深部巷道的稳定性控制.工程实践表明,采用协调支护的控制技术取得了良好的支护效果,对深部巷道围岩稳定性控制有一定的参考意义.     

深井软岩巷道均衡让压控制技术

针对海石湾煤矿深井软岩巷道支护困难的问题,依据围岩强度强化理论及能量平衡理论对其进行力学分析,采用数值模拟和工业性试验的方法,提出高强预应力均衡让压围岩控制思路.通过在锚杆托盘与螺母之间加装一个恒阻让压管,巷道不同部位的让压管随巷道围岩应力变化产生相应的变形,使巷道围岩处于均衡受力状态.工业性试验表明:锚杆的均衡让压作用可使巷道围岩充分释放初期弹性变形能,并提高支护系统的可靠性,试验巷道25～35 d即进入稳定状态,顶板最大位移量为130 mm,两帮最大移近量为110 mm,断面收缩率降低了50％,解决了海石湾煤矿深井软岩巷道支护难题.     

高强让压锚杆支护效果数值模拟研究

高强让压锚杆支护就是在高强锚杆托盘和螺母之间加一让压环,通过让压环在一定压力下的变形使围岩卸压,可有效地控制住复杂难支护巷道的大变形.采用大型三维岩土工程数值模拟软件FLAC3D,对高强让压锚杆支护前后围岩变形破坏规律进行了数值模拟,对高强让压锚杆支护前后围岩的应力、位移及锚杆轴力的变化情况等进行了系统分析.结果表明,高强让压锚杆支护显著改善了巷道支护效果,有效地控制了复杂困难巷道的损伤变形.     

高强让压锚杆支护效果数值模拟研究

高强让压锚杆支护就是在高强锚杆托盘和螺母之间加一让压环,通过让压环在一定压力下的变形使围岩卸压,可有效地控制住复杂难支护巷道的大变形.采用大型三维岩土工程数值模拟软件FLAC^3D,对高强让压锚杆支护前后围岩变形破坏规律进行了数值模拟,对高强让压锚杆支护前后围岩的应力、位移及锚杆轴力的变化情况等进行了系统分析.结果表明,高强让压锚杆支护显著改善了巷道支护效果,有效地控制了复杂困难巷道的损伤变形.     

深井高应力回采巷道让压锚杆支护技术

针对常村煤矿开采煤层埋藏深、地应力高、围岩压力大、巷道维护困难的情况,提出了利用让压管进行让压的锚杆支护技术.应用该技术,回采巷道整体变形减小,两帮位移得到有效控制.而且,让压管可有效保护锚杆杆体,防止锚杆破断或发生钢带撕裂的现象,保证了巷道的支护效果.     

司马煤矿锚网支护巷道的矿压监测与受力分析

为全面系统地研究采煤工作面回采过程中矿山压力分布及采场围岩运动规律,结合司马煤矿1208综放工作面地质条件和开采工艺,制定矿压观测方案。通过监测及分析巷道表面位移、锚杆(索)受力等基础数据,总结锚杆(索)受力及巷道围岩变形规律,进一步评价巷道支护效果,判断支护结构的合理性及巷道的稳定性。观测结果显示:巷道顶板及两帮围岩稳定,锚杆最大受力达到其杆体拉断载荷的90. 9%,锚索最大受力为其拉断载荷的94. 1%,锚杆(索)受力均有一定的富余量,充分发挥了锚杆(索)的高强支护作用,满足安全生产要求。     

深井小煤柱沿空掘巷整体耦合让压支护实践研究

针对正通煤业小煤柱沿空掘巷原有支护设计不能满足生产要求,顶板和两帮出现较大变形等问题,分析了原有支护设计主要存在的问题及巷道支护的关键点,提出巷道整体耦合让压支护技术,实现锚杆锚索和围岩的变形耦合、锚杆锚索变形耦合、锚杆锚索的让压协调受力,设计出耦合让压锚杆+耦合让压锚索+焊接网+W钢带联合支护系统,数值模拟与巷道监测结果表明,采用耦合让压支护的顶板与两帮位移稳定值分别为90、70 mm,有效地控制了围岩变形,满足了安全生产要求。     

湖西矿井深部回采巷道变形让压锚杆的应用

为了解决湖西矿井回采巷道锚杆支护效果差、变形严重的现状,提出了可变形让压锚杆支护理论,即支护系统本身必须具有变形让压功能,在锚杆所受的载荷达到其强度极限前让压变形以保护杆体,并实现控制让压。通过对现场实际情况分析研究和数值计算分析,研制了可变形让压锚杆支护系统。现场应用表明,可变形让压锚杆支护系统可有效控制围岩变形与破坏,是适合湖西矿井的一种全新的支护方式。     

回采巷道变形破坏机理分析及支护技术探讨

针对常村煤矿11221工作面进风顺槽巷道围岩出现大范围变形破坏,制约其安全高效生产问题,根据围岩变形破坏特征及现场观测分析结果,结合巷道恒阻让压耦合支护机理,设计"锚索+恒阻大变形锚杆+钢带梁+底部注浆锚杆"的巷道返修支护方案.通过实践效果分析表明,巷道返修后顶板下沉量为110 mm,底臌量280 mm,两帮变形量为2...     

基于胡克理论的让压锚杆作用机理分析

为了研究让压锚杆的让压支护机理,基于胡克定律假定让压装置和锚杆杆体为具有一定刚度的弹簧,根据锚杆工作时各部分之间力传递的特点,建立了普通锚杆和让压锚杆的力学模型,推导得到了对应的锚杆力学特性方程,分析了让压锚杆的让压机理。结果表明:在相同围岩变形条件下,让压锚杆的杆体应力小于普通锚杆;在让锚杆选用时让压管的刚度与强度应该综合考虑。     

高水平应力条件下锚杆锚索耦合让压支护技术试验研究

首山一矿己15-12010工作面由于受构造应力的影响,机巷初掘期间巷道变形大,锚杆锚索破断严重。为实现安全生产,根据耦合让压支护的理念,设计了合理的锚杆锚索支护参数。经现场试验表明,采用捷马高预应力让压均压锚杆及让压"鸟窝"锚索,解决了锚杆锚索破断问题,有效地控制了巷道围岩变形。     

深部软岩巷道“大让压-强支护”支护技术

在对某矿-900 m水平轨道大巷进行矿压观察及围岩变形监测的基础上,结合巷道弹塑性区变形力学分析,揭示了该类型巷道采用二次支护的控制机理,进一步通过数值计算得到了巷道围岩变形量与支护强度的关系。结合现场工业试验,提出了"大让压-强支护"刚柔结合支护技术:一次支护锚网索联合支护让压,二次支护全封闭金属支架+围岩壁后注浆加固。现场巷道围岩变形监测表明,该支护技术对典型深部软岩巷道变形破坏有较好的控制效果。