深部一巷多用巷道围岩重构及大变形控制关键技术

一巷多用是实现保护层、被保护层瓦斯联合治理和降低治理成本,提高治理质量和速度的有效途径,但巷道不可避免地要经受多个工作面重复采动影响,围岩变形极为剧烈。为解决深部高应力与多重采动应力协同作用下巷道围岩的大变形难题,以淮南矿区潘三矿17181(1)瓦斯综合治理巷为工程背景,采用地应力测试分析,围岩力学性质测试,钻孔窥视等地质力学评估方法,研究并应用了一巷多用条件下巷道围岩重构及大变形控制系列关键技术。采用孔壁注浆锚索同步实现了采动影响后顶板围岩注浆重构及锚索内锚破坏后的再次锚固;采用叶片式搅拌锚索使锚固剂各组分充分混合,内锚强度及可靠性显著提升;采用高强度、高刚度箱型梁使锚索组合构件承载能力较14号槽钢梁提高8倍以上。工程应用结果表明,试验巷道经受住了邻近两工作面的双重采动影响,并为邻近第3个工作面的瓦斯抽采创造了有利条件,实现了巷道的多功能化,整体节约成本1 300余万元,技术经济效益显著。     

深切河谷初始地应力特点及其对地下工程的影响

在深切河谷地区修建地下工程,山体不同坡度时会对初始地应力有十分重要的影响。通过数值分析研究了当山坡坡角分别为30°、45°和60°时,在重力场和构造应力条件下山体中在垂直向和水平向典型剖面中初始地应力分布的特点。得出以下结论:1山体同一高程处,地应力的分布特点是先增大后减小的驼峰式。2地下洞室开挖距离坡脚越近,修建后洞室周边的塑性区越大,对于洞室围岩的稳定性越不利。3在研究河谷地区的地应力分布规律和状态时,仅考虑自重作用是不全面的,应该结合区域特性,考虑构造应力的影响。4由于河谷形成过程中的卸荷作用及风化作用,河谷底部构造强烈,产生了大量的应力集中。     

一种矿用锚索组合支护构件的研制与工程应用

在煤矿井下巷道支护中多采用槽钢梁、T形钢带等作为锚索组合梁,在高地压软岩巷道、矿压显现明显等条件下,该类组合梁在锚索远未达到其额定支护力的时候就会发生屈服,锚索支护性能不能有效利用。针对上述问题采用理论分析、实验室实测等方法研制了一种新型锚索组合构件-箱型梁。现场应用表明:该箱型梁大幅提高了锚索组合梁的强度和刚度,承载能力较14#b槽钢梁提高8倍以上,较T3钢带提高14倍以上,能够有效收集围岩表面压力并传递给锚索,对控制高地压、软岩巷道的围岩变形效果明显。     

脆性裂隙围岩的损伤力学分析及现场监测研究

我国西南地区许多水电站基岩为脆性围岩或位于高地应力区。其地下式厂房洞群边墙经常出现较深的开裂区。采用断裂和损伤力学模型结合现场监测工作来研究此现象。该模型可考虑多组节理中裂隙面的各种几何损伤参数。根据应变等效假设可得到基于莫尔-库仑准则的损伤本构方程。运用断裂力学原理分析岩体在开挖过程中原有裂隙产生次生裂纹的现象,推导出岩桥贯通的破坏准则和损伤演化方程并将前述的模型程序化。再运用该新的分析程序对一个水电站洞群工程进行稳定性分析。最后,运用该工程现场监测数据得到的围岩松弛开裂区深度与程序推算的结果做比较,说明二者的劈裂区发育规律很相近。     

受上下错位工作面采动影响的瓦斯抽排巷变形时空规律模拟研究

为更直观地揭示一巷多用巷道受上下错位工作面开采影响而产生变形的时空规律,采用数值模拟和跟踪测试分析的方法,对17181（1）瓦斯集中抽排巷在巷道掘进期间,与其上下间距30~35 m,水平错位32~52 m的斜下方17181（1）工作面和斜上方17111（3）工作面回采期间3个时间段,进行了数值模拟研究和现场测试分析,对此类工程条件下巷道围岩在时间和空间的变形规律进行了系统总结,明确指出下错位工作面回采过程中覆岩内的应力集中与发散传递形成了应力拱,抽排巷周边应力分布及围岩变形均呈现出非对称性的特征;下错位工作面推进约1倍工作面宽度距离时,抽排巷围岩位移才基本稳定,是上部巷道维护的最佳时机;上错位工作面回采对瓦斯抽排巷的超前影响距离为100~200 m,滞后影响距离为170~200 m,抽排巷有整体下沉趋势。下错位工作面回采对抽排巷影响更为明显。     

工作面断层带静动压分步耦合预注浆加固技术研究

为解决煤矿工作面在推采过程中遇到具有复杂原岩应力环境及受采动活化影响的断层带时，面临顶板与煤壁支护困难，停采停面加固破碎围岩开采效率低，开采成本高与安全性差等系列问题，采用UDEC数值模拟方法建立了工作面断层活化模型，分析了断层构造带区域原岩应力分布特点，工作面开采过程中断层活化过程及期间岩体裂隙发育演化规律，提出了从被动过断层到超前工作面预注浆加固断层构造带的断层治理思路，确定了静、动压2阶段分步预注浆的合理有效距离为超前工作面300～400 m和30～50 m。通过对断层构造带平行与扇形注浆孔的分级递进式布置、高压注浆设备的计算选型与泵效校检、“两堵一注+排气管”耐高压（15～20 MPa）定位封孔方式的设计与强度验算，形成了帷幕注浆（0～10 m孔）、浅孔注浆（10～30 m孔）、中深孔注浆（30～80 m孔）和预留深孔注浆（80～130 m孔）相结合的静动压分步耦合预注浆断层带加固关键技术，实现了注浆压力5～15 MPa、注浆流量0～6 m³/h、注浆范围0～150 m的远距离高压注浆，达到了超前工作面30～400 m预注浆加固断层破碎带煤岩体的目的。该技...     

实心锚杆注浆加固技术在巷道支护中的应用

介绍了淮河能源集团与安徽省煤炭科学研究院联合研制的可注浆实心锚杆专利产品,同时介绍了该专利产品的注浆施工工艺,并在淮河能源集团煤业公司顾北矿试验巷道中得到了成功应用,最后通过综合检验手段对注浆效果进行了评价。实际应用结果表明,所研制的实心锚杆注浆加固成套技术是解决破碎岩体等复杂环境下支护问题的一种行之有效的方案。