大松动圈下锚固承载层支护效应的弹塑性解

对于大松动圈围岩巷道,锚杆和围岩共同作用在松动圈内部形成了“锚固承载层”。为研究大松动圈下“锚固承载层”对巷道围岩应力分布的影响,通过理论推导和实例分析,认为“锚固承载层”在极限平衡状态下对塑性区提供的支护强度[pid]由锚杆支护强度[pi]和锚固承载结构强度两部分组成,根据支护强度[pi]和锚固层厚度b的关系提出了“锚固界限厚度”概念。对于松动圈外的围岩,将巷道周边的应力分布进行了重新计算并与传统的Finner-Kastner解进行了比较。研究表明：承载结构在巷道稳定性控制中占据主导作用,支护强度和承载结构协调作用更有利于巷道维护,修正Finner-Kastner解可为深部巷道围岩支护机理研究以及巷道支护参数设计提供理论依据。     

深井巷道围岩松动圈现场测试及支护方案优化

巷道开挖后围岩应力重新分布,当应力大于煤岩体的极限应力时,巷道周边一定范围的煤岩体就会发生变形破坏,围岩将破碎产生裂隙进而形成松动圈。松动圈的大小与围岩强度、原岩应力大小、巷道断面、巷道掘进与支护等多种因素有关。在分析探地雷达松动圈探测机理的基础上,对轨道顺槽巷道不同断面位置进行了围岩松动圈探测,巷道围岩松动圈范围在1.1~1.6 m,并根据测试结果对巷道的支护方案进行了优化。     

基于Hoek-Brown准则的围岩松动圈计算及现场测试

为了研究巷道开挖后巷道周边应力分布特征及松动圈半径的大小,根据霍克布朗准则探讨了松动圈形成的力学机理,提出了松动圈半径的计算公式,并介绍了松动圈测试原理、测试方法及结果。结果表明理论分析与现场实测是一致的,对井下支护设计具有一定的借鉴意义。     

基于Hoke-Brown准则对松动圈理论研究及测试技术

 摘要： 针对试验巷道的情况,基于霍克布朗准则研究了巷道周边应力分布特征及松动圈半径的大小,最后根据现场实测证明了理论分析的正确性,并对井下支护设计具有借鉴意义。     

大冶铁矿软岩巷道围岩松动圈的测试研究

介绍了巷道围岩松动圈测试原理和方法;并通过对大冶铁矿尖林山采区两条巷道围岩松动圈测试数据的分析,得到了其围岩松动圈的厚度及其分布范围,对原有支护厚度的合理性进行了校核,同时对影响巷道围岩松动圈的一些因素作了分析,并认为在这些因素影响下,围岩松动圈厚度是变化的.     

隔离矿柱巷道围岩松动圈分布规律的测试

诸多经验表明,深部巷道的松动圈的分布特点将对支护设计有重要影响。为确定我国华东某铜矿山隔离矿柱回采时,充填体下新开挖的出矿巷道所需预留的顶板厚度及其支护方式,需要了解巷道周边松动带的范围,确定巷道围岩的不稳定区域。通过对松动圈理论及影响松动圈范围因素的研究,制定合理的松动圈测试方案,利用RSM-SY5声波仪对矿山隔离矿柱巷道围岩进行松动圈现场测试,并对测试结果进行分析,得出沿孔深方向的波速变化曲线（即V_P-L曲线）及巷道围岩松动圈范围的截面图;根据松动圈支护理论及松动圈测试结果,对矿山隔离矿柱巷道围岩稳定情况进行研究及分析,并给出支护建议。实践表明,松动圈测试作为岩石内部变形的监测手段,能够全面且真实地反映矿山巷道的破坏情况及其随着回采过程的破坏趋势,可为评价巷道稳定及巷道变形支护提供科学的指导。     

围岩松动圈理论计算方法的评述与展望

研究围岩松动圈的目的是指导地下工程的设计与施工,相比于现场实测和数值模拟分析,理论计算围岩松动圈更为方便快捷。综述了2种主要的松动圈理论计算方法——强度准则法和数学模型法。强度准则法以Mohr-Coulomb准则、Hoek-Brown准则和Druker-Prager准则为主,普遍经塑性区半径推导、松动区与塑性区界分和岩石强度参数修正可得到较准确的松动圈半径,其关键在于松动区的边界条件和岩石软化方法,并建议以应力梯度作为边界条件和以参数反演修正岩石参数进行计算,同时也简要评述了以动静力学思路和统一强度准则为基础的松动圈计算。数学模型法主要是基于对松动圈影响因素的研究,常采用神经网络模型和支持向量机模型,以及未确知聚类模型和多元回归函数拟合等,其关键在于松动圈影响因素的选择和建模选型。松动圈影响因素选择的重点在于次要因素,而建模选型在于引入其他模型对原有模型的核心元素进行寻优。建议应因地制宜地选择影响因素或引入灰色预测模型,同时必须经本地数据库训练修正后使模型达到最佳。实际工程中,由于强度准则法基于均质岩体中静水应力作用下的圆形巷道模型,巷道半径和侧应力系数取值及岩性不均一将会严重影响计算精度;数学模型法受制于影响因素考虑不足及现有数据库噪声等条件而难以提高预测精度。结合围岩松动圈实测技术,由于受众多因素影响,巷道同一横断面内、同一巷道相邻地段的松动圈均在一定范围内波动,故任何非实测方法均不能精确预测松动圈厚度。在工程应用中,不主张在难以符合强度准则法的假设条件或者数学模型中未知的次要因素影响较大的条件下采用计算的方法确定松动圈厚度。后续研究可从新强度准则推导或多个单预测模型相结合与数据等维等方面进行,同时应关注在深部多种地质条件下松动圈的理论计算以及矩形和其它非规则形状巷道松动圈的理论计算,并提高预测精度。     

万年矿巷道围岩松动圈的检测与支护优化探讨

为了获得万年矿回采巷道围岩松动圈参数,现场采用多点应力法测试巷道围岩松动圈。通过对万年矿13278回采巷道矿压的动态监测,分析巷道围岩内部应力动态变化规律,得到了巷道围岩松动圈的分布情况,进而对万年矿回采巷道的优化支护提供理论依据     

围岩松动圈支护理论在煤巷支护设计中的应用

根据围岩松动圈支护理论,在屯兰矿12501运输巷道内应用PHD-2型松动圈测试仪进行围岩松动圈范围测试,确定松动圈厚度值LP并进行松动圈分类。由测试结果可知,巷道围岩松动圈厚度在1.3~1.5m之间,属于中松动圈Ⅲ类一般围岩,应按照悬吊理论设计支护参数,从而确定适用于巷道地质条件的支护方案。通过对支护方案进行现场试验并监测巷道表面位移量,证明巷道变形量小,顶底板最大移近量小于26mm,两帮最大移近量小于36mm,围岩保持稳定。这表明根据围岩松动圈理论设计巷道支护方式及参数是合理可靠的,为屯兰矿巷道支护设计提供了技术参考。     

超声波探测巷道围岩松动圈新技术及应用

双沟煤矿根据围岩松动圈理论，利用ＢＡ一Ⅰ型围岩松动圈测试仪，对该矿各层煤的回采及开拓巷道围岩松动厚度进行了探测。通过整理资料作图分析，确定了其巷道稳定松动圈，并进行了分类。根据各类巷道围岩松动圈的变化规律，结合我矿实际，采取了合理的措施。该成果应用后，巷道掘进成本降低７３％以上，并保证了安全生产。     

迎回采面沿空掘巷围岩控制技术实践

迎回采面沿空掘巷要全程经历毗邻区段回采后采空区侧向老顶断裂、回转、触矸的结构调整造成的动压影响,巷道变形较大。采用FLAC2D对巷道围岩垂直应力进行数值计算,发现其与沿稳定采空区边缘沿空掘巷垂直应力分布有显著差异,前者峰值点即弹塑性交界处离采空区距离更远。针对迎回采面沿空掘巷围岩变形特点,提出了围岩控制原理:合理选取煤柱宽度;采用高强度、大延伸率锚杆支护围岩;采用预应力对穿锚索、注浆加固窄煤柱。并且在利民煤矿进行了工程实践,取得了良好效果。     

煤矿采空区岩体渗透性计算模型及其数值模拟分析

煤矿采空区岩体渗透性是煤矿采空区煤层气抽采设计的基本参数。从煤矿采空区岩体变形-破坏特征分析入手,通过理论分析研究了岩体渗透性与应力之间的耦合关系和模型,揭示了采空区岩体应力-应变和渗透性分布规律。研究结果表明:不同岩性岩石的渗透性在全应力-应变过程中为应变的函数,采空区岩体渗透性决定于岩体破坏程度和断裂的张开度,基于采空区岩体应力-应变导致断裂开度变化,推导了采空区岩体渗透系数与应力之间的三维关系与模型;应用FLAC~(3D)计算软件,对采空区岩体应力-应变-渗透性进行了数值模拟计算,分析了采空区岩体的变形破坏的分区分带特征,在纵向上自上而下形成弯曲下沉带、断裂带和垮落带;在横向上划分为原岩应力区、超前压力压缩区、卸载应力区和岩体应力恢复区;揭示了采空区岩体渗透性分布与采空区岩体应力-应变和破坏规律相一致的特征。无论是垂直渗透系数比(K_z/K_(z0)),还是水平渗透系数比(K_y/K_(y0)),均随着距开采煤层垂直距离的增大,采空区岩体渗透性逐渐减小,且采空区边缘的渗透系数较大,采空区两侧煤柱区岩体渗透性显著降低。     

基于松动圈围岩分类法煤帮锚杆支护设计

松动圈厚度值Lp是一个多因素综合指标的体现,利用Lp值进行松动圈围岩分类,有效克服了原岩应力、围岩强度、地下水等诸多影响围岩稳定性因素难测定的困难.运用松动圈围岩分类法对某煤矿88301工作面辅助运输巷两帮进行锚杆支护设计,结果满足工程实际需要.     

煤巷掘进过程中煤与瓦斯突出危险性研究

 通过分析含瓦斯煤体的力学性质及其破坏类型,说明了突出的发生是由于含瓦斯煤的Ⅱ类破坏和瓦斯高速渗流耦合作用的结果,为掘进工作面前方煤体的应力分布特点及防止突出的发生提供了理论依据。分析了煤巷掘进过程中卸压区宽度与突出危险性的关系,推导出煤巷巷帮在支护条件下的卸压区安全宽度公式,并针对某矿区的实际情况进行了验证。所得结论对预测预报掘进工作面突出、合理确定巷道支护形式具有重要的意义。     

3.5～10 m大倾角煤层巷柱式放顶煤开采技术

借鉴我国急倾斜煤层水平分段综采放顶煤与巷道放顶煤开采技术，提出了3.5～10m大倾角煤层巷柱式放顶煤采煤法。对该采煤方法的巷道布置、阶段顶煤高度以及回采工艺进行了研究，形成了巷柱式放顶煤开采技术。     

煤柱宽度对综放回采巷道围岩力学特征影响分析

依据谢桥煤矿1151（3）综放工作面工程地质及开采技术条件,在对影响该条件回采巷道护巷煤柱宽度的因素分析基础上,应用计算机数值模拟（FLAC2D）,模拟并分析了不同煤柱宽度煤柱及巷道围岩在回采期间的应力分布及变形情况,获得了不同煤柱宽度巷道围岩在回采期间的力学特征,为综放开采回采巷道煤柱宽度的合理留设、支护参数选择、巷道围岩稳定性控制及安全生产提供理论依据。     

综放开采煤层支承压力分布规律现场实测分析

依据谢桥矿1151（3）综放面开采地质及技术条件，采用钻孔应力计对工作面回采过程中煤柱和工作面煤层及巷帮侧向实体煤的应力进行观测。研究分析表明，在非对称开采条件，回采期间工作面及巷道周围煤层应力分布规律明显不同，煤柱和工作面煤层沿走向在工作面前方存在支承压力峰值，但巷帮侧向实体煤沿走向在工作面前方并不存在应力峰值，其峰值在采空区后方，而煤柱和巷帮侧向实体煤沿倾向均存在应力峰值，邻近工作面煤柱及工作面煤层应力均处于降低区。     

基于条带置换开采方法的煤柱留设与充填技术研究

为了提高资源采出率,缓解煤柱常见的高应力集中现象,降低冲击地压灾害发生概率,并实现矸石不上井直接处理和地面矸石的零排放,以阳城煤矿-650 m水平大巷保护煤柱条带置换开采方法煤柱留设与充填为背景,运用理论分析方法分别对回风巷右侧保护煤柱、1307巷道保护煤柱、充填巷两帮煤柱宽度进行计算;采用FLAC^3D数值软件对不同类型煤柱宽度的多种设计方案进行应力及变形情况模拟,并以4号充填巷为例,对充填后的应力分布、塑性区范围、位移等进行数值模拟与分析。结果表明:回风巷保护煤柱和1307巷道的保护煤柱均为15 m;按照矸石充填巷4.5 m计算,储矸空间两侧煤柱的宽度至少14.8~15.8 m时才能保证有一个稳定的柱核区的存在;与4号巷开挖未充填时相比,充填后的水平应力与垂直应力影响范围减少5 m,峰值应力影响范围减少3~4 m。     

煤柱宽度对综放工作面巷道位移的影响规律

应用现场实测和计算机数值模拟(FLAC3D)方法,研究调整并分析了不同煤柱宽度条件下,综放回采巷道围岩位移分布特征及其变化规律.研究结果表明,护巷煤柱的宽度不同,综放工作面巷道位移变形有很大差异,巷道围岩移动具有明显的采动影响近场效应;在一定的护巷煤柱宽度范围内,并非煤柱越宽越稳定,或在极窄小煤柱护巷条件下,将巷道布置在采空区边缘低应力区就有利于维护;合理的支护方式应能控制巷道呆动影响剧烈阶段的围岩变形,支护设计应从载荷控制向变形控制转变.     

水平应力对极近距离煤层回采巷道的影响分析

以五虎山矿9#、10#煤层赋存及开采地质条件为背景,运用数值模拟的方法对上层开采引起的底板应力分布规律进行研究,分析了水平应力对采空区F极近距离煤层回采巷道的影响。研究结果表明:采空区边缘所谓的"应力降低区"只是对于垂直应力而言,而在此区域的水平应力并非降低区,垂直应力最小处水平应力最大,垂直应力最大处水平应力最小;二者均在距采空区煤壁20m处趋于平稳。回采巷道在应力平稳区围岩变形最小,有利于巷道掘进及维护。