三软煤层大采高综采围岩控制技术

根据三软煤层围岩力学性质,研究了直接顶与老顶的构成和直接顶、老顶初次来压与周期来压步距以及顶板压力的变化规律,提出了加大初撑力及时护顶等控制顶板运动显现的措施以及防止煤壁片帮和支架插底的技术措施并付之实践,取得了三软煤层大采高控制围岩的预期效果.     

三软煤层巷道支护方式及围岩控制效果分析

在分析三软煤层极不稳定煤巷矿压特点基础上，研制了适应两帮大变形的可缩性工字钢支架、适应两帮及顶底严重变形特别是底鼓的U29可缩性环形支架，设计了锚架注联合支护的参数与工艺，并在同一采区先后进行了工业性试验．采用数值模拟方法研究了三软条件下锚梁网索支护不同参数选取、不同布置形式对围岩变形的控制效果，优选了支护参数并进行了现场试验，比较试验结果，表明极不稳定煤巷围岩变形主要特点是强烈和持久的两帮移近及底鼓，锚梁网索支护是控制围岩大变形的有效方法，其技术关键是提高锚杆初锚力、布置底角锚杆及顶角锚索．     

“三软”极不稳定煤层综采技术研究

偃龙矿区开采的山西组二．煤层属于“三软”极不稳定煤层,其突出特征为煤层松软、厚度和倾角变化大,顶板及底板松软、破碎,赋存条件复杂,开采极其困难．嵩山煤矿以多项支护技术专利为支撑,采用底板岩巷的“一巷三用”,合理选择高强度轻型放顶煤支掩式液压支架,以及综采防片帮和防冒顶等技术,实施综采机械化开采,实现了“三软”煤层的安全高效开采,取得了显著效果．     

20年来采场围岩控制理论与实践的回顾

简要地回顾了近２０年来中国矿业大学在采场围岩控制理论与实践方面的进展,其中包括“砌体梁”力学模型与“关键层”理论的提出,“砌体梁”结构的“Ｓ－Ｒ”稳定,采用整体力学模型及矿山压力“支架－围岩”稳定性监测,最后提出今后的展望。     

极软厚煤层大采高台阶式综采端面煤岩稳定性控制研究

基于对极软突出厚煤层大采高综采工作面端面煤岩稳定性的有效控制,提出了台阶式采煤工艺,采用台阶式割煤方式;用数值模拟分析了台阶式割煤的防片帮机理.现场实测分析了大采高开采工作面在采用台阶式回采工艺条件下端面煤岩的失稳特征.研究表明:台阶式割煤工艺改善了煤壁区域的应力状态,减少了工作面煤壁片帮和端面冒顶的发生不同台阶高度比割煤所引起的围岩破坏程度不同,上下台阶高度比为1:2时煤壁塑性破坏区最小;极软厚煤层大采高开采煤壁片帮主要以剪切滑移引起的三角斜面片帮为主,超高开采是端面顶板冒落的主因.     

“三软”煤层炮采放顶煤工作面矿压规律研究

通过对红旗井中厚煤层炮采放顶煤工作面矿压观测分析,得出“三软”中厚煤层炮采放顶煤工作面的矿压显现特征,综合评价其支架的适应性与工作状态,为工作面支架选型提供依据,对同类条件下放顶煤工作面开采具有指导意义.     

"三软"煤层炮采放顶煤工作面矿压规律研究

通过对红旗井中厚煤层炮采放顶煤工作面矿压观测分析,得出“三软”中厚煤层炮采放顶煤工作面的矿压显现特征,综合评价其支架的适应性与工作状态,为工作面支架选型提供依据,对同类条件下放顶煤工作面开采具有指导意义.     

“三软”煤层注水防尘封孔技术研究

通过对水泥砂浆、封孔器等封孔方法的分析,研究了它们在“三软”煤层中注水时存在的主要问题,并开发了单向自动截止阀,它与封孔器配套使用,在郑州矿务局超化矿11091工作面进行试验取得了良好的效果．     

公路隧道应力释放率对软弱围岩稳定性影响

近年来,由于新奥法广泛地运用于地下工程的施工过程中,围岩与支护结构之间的相互作用以及支护时机受到越来越多的关注。中条山隧道洞口段软弱围岩开挖步序多、工序及应力变化复杂,尤其是核心土解除后和二衬施工前安全风险大。本文采用有限差分软件对该隧道洞口段施工过程进行三维数值模拟,研究了洞周位移及支护结构在不同应力释放率下的力学响应,重点分析了典型断面处洞周围岩及支护结构的位移和受力情况,以及洞周位移随施工过程的动态变化规律。研究结果表明：对于软弱围岩公路隧道,应力释放率越大,围岩的塑性区发展范围越大,洞周位移越大;开挖过程中,拱顶沉降受到的持续性扰动较大;待二次衬砌施作后,仰拱隆起和收敛位移趋于稳定。     

高应力软岩隧道施工的时空效应分析

以湖南某高应力软岩隧道为背景,应用有限元软件ABAQUS对其施工的时空效应进行了分析,并对其影响范围及大小进行了研究,结果表明：高应力软岩隧道围岩稳定很大程度上受到隧道的＂空间效应＂及＂时间效应＂的影响,同时指出在施工时应尽早施加初期支护提高围岩自承能力,在围岩变形趋于稳定时施加二次支护坚决抑制软岩的流变所引起的大变形.     

近距离孤岛工作面动压影响巷道围岩控制

近距离煤层孤岛工作面上部煤层与下部煤层回采巷道为楼上楼形式时，下部煤层回采巷道的维护十分困难．结合付村矿209孤岛工作面工程地质实际条件，运用三维数值模拟软件FLAC^3D，分析了此种情况下，影响下部煤层回采巷道围岩稳定性的主要因素．通过对3上煤层开采影响下3下巷道围岩的位移与应力分析研究，指出孤岛工作面楼上楼巷道围岩极不稳定，在动压影响下极易产生形变，其中水平应力对巷道围岩的影响比垂直应力更大．在此基础上提出了控制巷道围岩的空间斜拉锚索的支护方案．     

三软综放沿空锚网索支护巷道回采期间围岩变形特征

针对三软综放沿空巷道围岩大变形、难支护的特点,提出采用锚网索支护新技术,通过对试验巷道数值模拟以及表面位移、围岩深部位移和围岩应力的现场监测,分析了试验巷道矿压显现活动规律,掌握了试验巷道在锚网索支护下的围岩变形规律,这为锚网索支护在三软煤层巷道的推广应用和支护参数设计提供了科学依据.     

软岩巷道围岩损伤破坏范围的地震探测研究

针对软岩巷道难支护的主要原因是对巷道工程地质条件和围岩结构认识不清、支护对象不明确的问题,论述 了应用地震技术探测软岩巷道损伤破坏范围的可行性,以显德汪矿主运输大巷为试验研究对象,利用地震技术对巷道进行了全断面探测,实现了软弱结构面的空间定位和围岩结构的精确探测,从而为支护形式和参数的选择提供了直观可靠的地质依据。     

豫西膨胀软岩巷道病害机理及支护技术研究

根据豫西巷道病害机理,优化了巷道设计及工艺．工程实践中取消了现有的小断面工钢支护,采用了大断面U型钢支护,真正实现掘进效率的提高,解决了豫西地区不稳定煤层巷道掘进的难题．     

软岩浅埋连拱隧道施工围岩变形特征分析

为研究软弱破碎围岩浅埋连拱隧道施工过程中围岩变形特性,依托陕北某连拱隧道实际工程,通过现场布设监测仪器系统开展了拱顶沉降、围岩变形长期测试,获得了随施工过程拱顶沉降及围岩径向变形规律。结果表明：地表沉降近似于Peck沉降曲线,越靠近隧道中心地表沉降越大,最大沉降值产生于左线隧道开挖落底后,约为12.1 mm;拱顶沉降沿隧道纵向变化规律为：中导洞>正洞>左右侧导洞,中导洞表现为拱顶下沉,侧导洞则是水平收敛,上台阶施工因未临时仰拱封底而其收敛变形显著大于下台阶施工;随距隧道壁面距离增加,测点累计变形量逐渐减小,K21+970测试断面围岩松动区约2 m,因测线布置限制,K21+970测试断面松动区超过4 m。     

隧洞破碎带围岩失稳破坏模式及控制措施研究

为了解决在隧洞开挖过程中遇到节理带、断层等软弱破碎岩带时,发生大变形、塌方等围岩失稳破坏等问题,需提前或及时做好围岩支护措施,以确保洞室围岩的稳定及施工安全。本文以长河坝水电站泄洪洞工程为研究对象,通过对现场勘测资料、隧洞开挖施工方案及工程地质条件等的综合分析,确定了软弱破碎带围岩稳定的主要影响因素,提出了隧洞破碎带围岩的典型失稳破坏模式。针对隧洞破碎带处围岩的潜在失稳问题,综合采用超前支护、开挖后及时进行喷锚+钢支撑+锚筋束联合支护,并通过有限元手段对隧洞围岩支护方案的加固效果进行了分析。有限元计算结果表明,隧洞破碎带处经及时加强支护后,围岩变形得到有效地控制,避免了洞室围岩失稳破坏现象的发生;现场监测数据及实施效果也表明及时加强支护措施对围岩稳定控制的有效性。     

基于灰色控制方程的围岩稳定性分析

目的 用灰色理论的控制方程解决实际工程中国岩稳定性的预测问题.方法 对于复杂地质条件和不同施工方法作用的围岩变形现场量测数据,提出了采用灰色系统理论分析判断围岩稳定性的控制方程.结果 通过灰色线性回归组合模型的分析,建立了描述围岩变形的位移、速率以及加速率的灰色控制方程,并以沪昆铁路客运专线贵州段刘家庄隧道监控量测数据为实例,运用灰色控制方程判断围岩的稳定性并进行稳定性预报.结论 在围岩稳定性预测中,灰色控制方程具有较好的适用性,可以较准确的预测围岩变形,确保工程安全.