钢管混凝土支架与围岩相互作用关系模型试验研究

为研究钢管混凝土支架与围岩相互作用关系,通过相似物理模型手段,对巷道应力、变形、破坏随外部荷载变化而变化的过程进行分析,研究其规律,采用铝管内灌注水泥砂浆浆液模拟钢管混凝土支架,极大限度地还原钢管与核心混凝土之间的相互作用关系。试验表明,首先钢管混凝土支架支护是一种被动封闭式支护形式,当钢管混凝土支架某部位先发生变形,此部分四分之一圆弧拱矢跨比减小,承受围岩荷载、变形能力降低;当钢管混凝土支架某部位随后发生变形,此部分四分之一圆弧拱矢跨比增加,承受围岩荷载、变形能力增加。先发生位移处通常发生在软弱岩层及围岩压力大的方向,或因施工问题,没有保证钢管混凝土支架与围岩完全贴合处。再者,钢管混凝土被动提供围岩径向应力,使得围岩承受荷载的能力大幅提高。     

钢管混凝土支架作用下南关矿煤巷变形破坏规律

以汾西矿区南关矿煤巷为原型,依托嵌套式相似模拟实验系统建立物理相似模型,研究 煤巷在钢管混凝土支架支护下围岩应力、位移分布规律和变形破坏特征。 应用FLAC3D5.0建立 钢管混凝土支架巷道模型,分别模拟埋深100~1000m的情况,分析煤巷变形破坏规律及支架受 力特点。 研究结果表明:钢管混凝土支架能提高巷道的径向支撑压力,加载初期保持了巷道稳 定,但随着荷载加大两帮收敛量大于顶底板移近量,帮部先出现裂隙并向顶底板发展,随后帮部 和顶板相继失稳,可见帮部是支护的薄弱环节。 在钢管混凝土支架作用下,巷道表面应力呈锯齿 状分布,说明支架对围岩存在有效支护范围,支架之间是支护的薄弱部位;支架套管的轴力和弯 矩均较大,容易发生破坏,导致支架的承载力丧失。 可见,控制煤巷帮部和支架套管的变形破坏, 提高其强度,是保证南关矿煤巷钢管混凝土支架支护稳定性的关键。     

急倾斜特厚高岩墙诱发冲击地压机理及防治措施

针对乌东煤矿南采区急倾斜煤层特殊赋存形式和开采方式,建立了诱发冲击地压的"悬臂梁"模型,得出岩墙内部能量值与岩墙有效弯曲长度三次方成正比,并对此采用相应的空间综合治理措施。即对岩墙上部+500~+736m范围进行地面深孔爆破预裂,改变岩体储能条件;而在岩墙底部+475~+515m水平实施注水和深孔爆破措施,降低岩墙底脚部位煤岩层冲击倾向性。通过ARAMIS M/E微震监测系统进行效果检验,结果表明上述措施明显改善了岩墙内部储能方式,降低了冲击风险。