大断面复合顶板煤巷破坏特征及支护策略

以某矿大断面复合顶板煤层巷道为研究对象,结合现场实际生产地质条件和目前支护存在的问题,分析了复合顶板煤巷围岩破坏特征及裂隙发育规律,探讨了大断面复合顶板巷道破坏失稳原因,在此基础上提出了高预应力锚杆锚索组合支护策略。现场实践表明:提出的支护策略对大断面复合顶板煤巷围岩的控制具有良好的效果,能为类似条件的巷道支护提供借鉴。     

大断面复合顶板硐室围岩稳定性规律及支护对策

基于潞安集团李村煤矿2302工作面回风平巷地质条件,采用理论分析和数值模拟的方法,研究大断面复合顶板巷道掘进过程中的围岩应力和变形规律,分析巷道帮部开挖钻场后形成的大断面复合顶板空间围岩的稳定性演化特征,揭示了二次扰动后大断面复合顶板硐室围岩稳定性劣化规律,提出了"高强锚杆+双层钢筋梯子梁+锚索+钢筋网"的联合支护方案。研究表明:2302工作面回风平巷掘进形成后,两帮围岩变形量为270 mm,顶板变形量达到150 mm以上;顶板应力扰动范围达到13 m以上;钻场开挖造成巷道围岩二次扰动,与2302工作面回风平巷稳定性相互加速劣化,其顶板下沉量增加至200 mm,顶板应力扰动范围增加至16 m以上。经现场围岩变形量观测可知,巷道及钻场采用联合支护方案后,其围岩变形量均在120 mm以下。     

掘进工作面围岩稳定性分析及快速成巷技术途径

分析了煤矿巷道掘进技术与装备现状及存在的问题,采用数值模拟方法研究了掘进工作面围岩应力、变形、破坏分布特征;分析了围岩稳定性的主要影响因素,包括围岩强度、围岩结构及地应力等地质力学参数,巷道断面尺寸、开挖方式、空顶距、掘进速度等掘进参数,及临时支护、永久支护等。巷道开挖后在掘进工作面顶角和巷道四角周围出现应力集中区;围岩位移、破坏在超前工作面一定位置开始出现,随着远离掘进工作面围岩位移和破坏范围不断增大,达到2倍巷道宽度时基本稳定;煤层强度、地应力对围岩变形与破坏的影响十分显著;分步开挖的顶板下沉量及破坏程度明显大于一次开挖;空顶距越大,围岩破坏裂隙越多、分布越广;过快、过慢的掘进速度对围岩稳定性均不利;掘进后安装及时、主动、支护阻力大的临时支护效果好;分次支护围岩位移和裂隙场的扩展均大于一次支护,通过分次支护提高掘进速度是以影响锚杆支护效果为代价的,应限定在一定的围岩条件。根据煤巷掘进工作面空顶距及自稳时间,对煤巷掘进工作面围岩稳定性进行了分类,并提出了相应的支护要求;提出煤巷可掘性的概念,根据被掘煤岩体条件,对煤巷可掘性进行了分类;分析了围岩的可钻性、可锚性及对掘进速度的影响。提出...     

复合顶板动压巷道变形破坏机理与锚杆支护技术

薛虎沟煤矿为解决复合顶板巷道围岩控制和支护困难,通过理论分析、数值模拟并结合工程实践,对复合顶板巷道变形破坏机理及相应的锚杆支护技术进行了分析及应用。结果表明复合顶板动压巷道围岩变形破坏主要是锚杆支护的主动支护作用效果差,特别是复合顶板岩层节理裂隙发育程度高,会使巷道顶板的稳定性大幅降低;结合矿井实际地质条件,采用锚杆、锚索联合支护技术,提升了锚杆、锚索的预紧力,增强了联合支护的支护强度,提高了联合支护的主动支护效应,可有效控制复合顶板动压巷道围岩的变形破坏。     

复合顶板松软煤层巷道支护技术研究

复合顶板松软煤巷围岩变形速度快,巷道煤帮和肩角处围岩以及顶板煤线容易首先破坏,是支护中的薄弱部分。针对复合顶板松软煤巷围岩的变形破坏规律,提出了薄弱部分加强支护、提高巷道围岩的抗剪强度和承载能力,应用锚索补强支护并施加较高的预紧力,使复合顶板形成组合梁结构,控制顶板变形和锚杆锚固区外离层。     

深部高应力大断面煤巷围岩控制技术研究

某矿1305工作面埋深超过850 m,工作面上、下平巷支护困难,在综合分析深部高应力、大断面、软弱厚顶煤复杂巷道围岩条件下地应力场分布规律基础上,通过FLAC3D数值模拟研究了高应力大断面厚顶煤巷道围岩变形破坏机理,提出了高预紧力支护、斜拉锚索顶板控制、两帮加强控制等围岩稳定性原理,为该条件下煤巷支护提供了理论依据。     

厚层复合顶板煤巷锚杆支护技术研究

为了解决顾北矿1312(1)综采面厚层复合富水顶板条件下巷道锚杆支护难题,根据煤巷锚杆支护围岩控制机理,锚杆支护巷道的围岩强度强化理论,高预应力、高强及超高强锚杆与锚索支护技术,提出了厚层复合富水巷道锚杆支护方案。工程实践表明,顶板和两帮采用2.5 m长高预应力、高强锚杆,顶板采用6.2 m锚索配合槽钢组成锚索梁结构支护,充分调动深部围岩承载能力,主动控制巷道围岩并形成稳定的承载结构,缩小了围岩塑性流动区的范围,达到了预期的支护效果。     

复合顶板煤巷围岩稳定性分析与支护技术

针对西南某煤矿采区巷道顶板为复合顶板,两帮强度低,传统架棚支护难以控制围岩变形量大这一问题,采用数值模拟的方法,系统分析研究了复合顶板巷道围岩稳定机理,得出复合顶板煤巷两帮及顶板浅部以及围岩深部破坏形式为拉剪混合破坏,巷道顶板浅部破坏形式主要为拉破坏,而锚杆的作用可明显减少巷道围岩深部以及两帮浅部的拉剪破坏,增强了巷道稳定性。结合工作面的实际地质概况,确定了巷道的支护参数,并进行了工业性试验,证明了所提出的支护参数有效约束了围岩变形,验证了研究成果的合理性和可靠性。     

煤矿大断面托顶煤巷道围岩变形破坏机理

为了解决煤矿大断面托顶煤巷道支护难题,借助理论分析、数值模拟等方法对王庄煤矿7105工作面运输巷围岩变形破坏机制进行研究,分析了不同巷道断面、顶煤厚度在无支护时的围岩塑性区、位移场、应力场的演化规律。结果表明,顶煤厚度对大断面托顶煤巷道的稳定性影响重大,顶板下沉量随顶煤厚度增加而变大;随着巷道断面的扩大,围岩塑性区相应增加,两帮和顶板变化较大,底板无明显变化;适当减小顶煤厚度,即增大巷道高度,可有效控制巷道顶板变形,但应对巷道两帮加强支护;若巷道宽度,即跨度增大,顶板的位移量增加,应补打锚索加强顶板支护。监测结果显示,基于此结论设计的支护方案能有效地控制围岩变形。     

软厚泥岩复合顶板煤巷锚梁网索支护技术研究

以钱营孜矿3213工作面软厚泥岩复合顶板地质条件为工程背景,分析了深部煤巷围岩的变形破坏特征,认为软厚泥岩复合顶板是造成巷道难于维护的主要原因,提出了高强度高预应力锚梁网索组合支护思路,通过现场监测分析,所采用的支护方案有效地控制了复杂地质条件下煤巷浅部破碎围岩的变形,能够保障矿井的安全高效回采。     

特大断面切眼受载变形特征与支护技术研究

为了解决特大断面切眼巷道支护难题，以曹家滩煤矿122106切眼为工程背景，结合理论分析与离散元数值模拟研究了不同顶板跨度条件下巷道受载变形特征，提出了“二次成巷+单体液压支柱+高强锚网索+W钢护板”的大断面煤巷高强度、高预紧力、低密度减跨支护技术，提高了支护效率，显著加快了巷道掘进速度。研究表明，当顶板跨度超过9m后其稳定性大幅下降，极易出现表层煤体破坏垮冒的现象；随着顶板跨度的增加，两帮破坏范围变化较小，顶板破坏范围显著增加|通过现场实测对研究成果进行了验证，巷道未出现明显变形，支护体受载始终稳定。     

复合顶板巷道支护技术研究

山西煤销集团同富新煤业10~#煤层顶板因存在若干层软弱夹层而形成复合顶板,首采面顺槽掘进时顶板多处冒落,巷道维护困难。以该矿顶板弱面及顶板离层稳定性控制为研究对象,利用技术勘查手段,针对原巷道支护和顶板冒落情况,分析了巷道复合顶板稳定性的影响因素、离层失稳原因、失稳破坏形态及破坏过程;研究了顶板下沉位移、岩层变形破坏临界应力及跨厚比对复合顶板煤巷稳定性的影响;根据顶板、煤帮锚杆支护作用机理,进行了复合顶板煤巷锚杆支护专项方案设计。工程实践表明,该方案支护效果和经济效益较好,顶板得到有效控制;解决了巷道顶板内软弱夹层导致巷道顶板离层失稳控制的技术难题。     

复合顶板煤巷帮顶同治强化围岩支护原理及应用

分析了复合顶板巷道的破坏特征,建立了复合顶板巷道破坏的力学模型并研究了巷道破坏机理,此类巷道顶板的最大应力位置为巷道肩角或顶板中间。基于复合顶板巷道的破坏机理,提出了软弱复合顶板煤巷帮顶同治强化围岩支护原理。     

三软厚煤层综放开采大断面开切眼围岩控制技术研究

三软开采条件下大跨距开切眼围岩破坏程度高、支护难度大,为实现该类全煤巷道围岩稳定性控制,采用现场实测和理论分析相结合的方法,研究了大跨距切眼巷道围岩破坏特征并提出了相应的控制方法。对三软厚煤层全煤巷道围岩破坏特征进行了钻孔探测,由于顶板含有较多软弱夹层,大大降低了顶板岩层强度,造成运输巷顶板岩层破碎程度高、破坏范围大,同时顶煤较厚,极容易垮落,给锚索施工造成较大困难;针对三软大跨距切眼巷支护难题,提出了联合支护方式,并将其支护原理进行了阐述,在采用主被动联合支护方式同时利用了支护体和围岩自身的承载能力,可有效提高围岩控制效率;提出了高强稳定性锚网联合支护技术,设计了大跨距切眼巷道一排和二排巷的支护参数,进行了现场工业性试验,实测结果表明,采用主被动联合支护的条件下,切眼顶板离层量接近等于0,锚索安装后迅速提供支护力,保证了大跨距切眼巷道围岩稳定性。     

复合顶板大断面煤巷围岩稳定性试验研究

为探讨复合顶板大断面煤巷围岩渐进性破坏机理,以晋城煤业集团赵庄煤矿为工程背景,采用石膏单元板等相似材料,进行了煤巷开挖掘进、锚杆与锚索一体化支护相似模型试验研究。研究结果表明：分级加载条件下,以泥岩和砂质泥岩为主的复合顶板大断面巷道围岩底臌严重,围岩两帮移近量相对较小,顶板整体下沉较大;围岩底臌属挤压隆起型,两帮属脆性压裂破坏,顶板破坏呈现出离层破坏特征;顶、底角处的围岩受到水平应力为主的双向应力,其破坏均为剪切型挤压破坏。     

煤巷复合顶板锚杆支护技术在小屯煤矿的应用

通过分析小屯煤矿煤层及顶底板岩层特征,建立复合顶板煤巷顶板损伤力学模型,分析复合顶板煤巷顶板力学结构稳定原理,并研究埋深、巷道宽度、复合顶板强度参数以及损伤参数等因素对复合顶板煤巷围岩稳定性的影响规律,通过对比分析围岩控制效果,提出支护方案,进一步推进巷道掘进工艺技术发展的有益尝试,具有重要的理论价值和现实意义。     

松软岩层条件下煤巷支护设计与矿压观测

以同煤集团挖金湾虎龙沟煤矿5#煤层为研究对象,进行了松软岩层条件下煤巷支护设计与矿压观测研究.通过原岩应力、松动圈测量,确定5#煤层煤巷顶板为剪切-拉伸破坏模式,应用FLAC3D对比分析多种支护方案,提出斜顶锚和强帮强角的支护设计方案.巷道围岩表面收敛和顶板离层量监测结果表明,优化后支护设计方案合理可行.     

锚杆支护超长煤巷顶板稳定性动态分类研究

针对神东矿区煤巷长度超长、巷道断面大、顶板岩层结构变化复杂及锚杆支护率高等实际情况和锚杆(索)支护的工程特性,依据围岩稳定性分类指标的科学性、实用性及可定量化的选取原则,在深入分析神东矿区锚杆支护煤巷顶板稳定性主要影响因素的基础上,研究确定了单层厚岩层离顶板表面距离L、单层厚岩层抗压强度σc、单层厚岩层厚度D、巷道跨度B、巷道埋深H、采动影响指标N六个分类指标作为神东矿区锚杆支护超长煤巷顶板稳定性分区动态分类指标,并构建了神东矿区锚杆支护超长煤巷顶板稳定性分区动态分类的BP神经网络预测模型,经检验该神经网络模型的识别准确率大于95%,利用该网络模型进行动态分类的结果与现场实际高度吻合。     

深井厚复合顶采空区上方煤巷支护技术及应用

分析了深井厚复合顶板采空区上方煤层巷道的支护难点和特点,提出了围岩强化控制技术和此类巷道的锚杆支护方案,介绍了应用于淮南某矿深井厚复合顶板采空区上方煤巷锚杆支护的成功经验。实践证明,高预应力高强锚杆组合的围岩强化控制技术是控制深井厚复合顶板采空区上方煤巷围岩变形的有效方法。     

微山湖底深部煤巷锚网支护模拟研究

为了掌握微山湖底深部煤巷围岩应力场分布及变形破坏规律,结合典型工程地质条件,采用FLAC3D数值模拟研究了矩形和梯形断面在不同锚网支护方案时围岩应力分布特征和变形特点,模拟结果表明:巷道顶板塑性破坏范围较小,破坏形式以拉伸破坏为主,顶板变形量不大;两帮破坏范围较大,破坏形式既有拉伸破坏又有剪切破坏,变形量约为顶板变形量的2倍。根据模拟结果选取最优方案进行了工业性试验,矿压观测结果表明支护方案有效控制了围岩稳定。