深部软岩巷道锚注联合支护技术研究

基于千米埋深的唐口煤矿巷道围岩矿物成分分析、岩石力学性质试验及地应力测试的结果,提出了采用锚注联合支护方案进行深部高应力膨胀性软岩巷道支护设计。通过FLAC 3D数值模拟,验证支护设计的可行性和优化支护参数;通过矿压监测,评价支护设计的合理性和支护效果。工程实践表明,锚注联合支护技术有效地控制了深部软岩巷道围岩的大变形和底臌,维持了巷道的长期稳定,取得了良好的技术经济效果。

地铁联络通道冻结监测分析

南京地铁一期工程联络通道采用冻结法施工中,对冻结盐水温度、冻土温度、地表变形等方面进行了跟踪监测;通过对监测结果进行分析研究,获得了冻结盐水温度、冻土温度、冻涨压力、卸压孔压力的变化规律,在此基础上提出了联络通道冻结施工的建议。研究成果可供其他工程参考。

侏罗白垩纪极弱胶结软岩巷道变形破坏机理分析

基于榆树井煤矿、新上海一号煤矿、查干淖尔一号煤矿巷道现场调研,采用围岩矿物成分分析、原支护围岩收敛变形与锚杆受力实时监测等巷道地质力学测试技术,对侏罗白垩纪极弱胶结软岩巷道的破坏特征及其变形破坏机理进行深入研究,提出围岩遇水软化、膨胀性强、支护形式不合理等为其变形破坏主要原因,为该类地层巷道支护对策的制定提供科学依据。

深部高应力膨胀性软岩巷道锚注支护技术及相似模拟试验研究

针对唐口煤矿深部高应力膨胀性软岩巷道的变形特征,通过对围岩物理力学性能的测试、围岩破坏机理分析和相似模拟试验,提出了采用以锚注为核心的锚网喷注联合支护体系来解决深部高应力膨胀性软岩巷道的支护难题。监测结果表明,锚网喷注联合支护既维持了巷道的稳定,又提高了施工速度,节约了支护成本。

橡胶颗粒混凝土最优配合比正交试验研究

针对橡胶颗粒混凝土的抗压强度和压缩变形量性能研究,利用正交设计试验法选取了橡胶颗粒种类、掺量、水灰比和砂率四个因素及其各自三个水平,对橡胶颗粒混凝土抗压强度和压缩变形量影响因素的主次顺序及最优配合比组合进行探讨。研究结果表明,水灰比和橡胶颗粒的掺量对橡胶颗粒混凝土抗压强度以及压缩变形量的影响均大于砂率和橡胶颗粒种类对其影响。

深井厚冲积层软岩马头门稳定性控制技术研究

基于深井厚冲积层软岩巷道稳定性较差,遇水风化软化严重,易发生塑性变形和流变的现象,针对处于高应力区、岩层节理裂隙发育的赵楼矿,为了保证处于不稳定冲积层软岩中马头门的稳定,提出了高强让压锚杆+锚索+锚注+喷射混凝土和浇灌钢筋混凝土联合支护加固。马头门施工后矿压监测锚杆和锚索受力最大值为56和108 kN,具有足够的安全余量;混凝土最大应变变化值为31×10-6,基本稳定处于安全状态,显著地改善了围岩的受力状态,提高了支护结构的承载能力,控制了围岩的变形,有效解决了深井厚冲积层马头门的稳定性控制问题,保证了巷道围岩和支护结构的共同稳定。

唐口煤矿主井井筒注浆堵水方案及应用

针对唐口煤矿地质条件复杂、涌水量较大等特点,提出了采用单液水泥浆和黏土水泥浆等2种浆液对主井井筒进行地面预注浆。注浆工程竣工后,开挖施工井筒,对整个注浆段剩余涌水量进行实测统计发现:井筒剩余涌水量不足2m3/h,平均堵水率为96.9%,注浆堵水效果显著。

巨厚煤层全煤巷道破坏机理及注浆效果数值模拟

对于几十米、甚至高达几百米巨厚煤层,巷道全部位于煤层当中,由于煤层多松软、破碎,在煤层深部没有稳定的锚固基点,锚杆(索)的锚固力较差。本研究针对新疆准东矿巨厚煤层全煤巷道复杂地质特征,结合室内岩石力学实验并借助有限差分软件FLAC3D对注浆效果进行了数值仿真模拟。分析结果表明注浆对松软破碎的煤岩体有很好的加固效果,能大范围提高围岩力学参数,从而提高锚杆(索)的可锚性,抑制围岩塑性区向深部发展,控制围岩变形。将浆液在煤岩体裂隙中扩散范围定义为"注浆加固体等效层",分别模拟了1、1.5、2.0、2.5、3.0、4.0 m等6种不同的浆液扩散半径,对比论证确定2.5 m为最佳的注浆深度。研究结果对指导巨厚煤层全煤巷道安全经济合理支护具有重要意义。

水泥浆液在岩体裂隙中的流动沉积机理

研究了水泥颗粒开始沉积时浆液最小流动速度(临界速度)、裂隙中水泥颗粒沉积分布规律与排水方式等,提出了临界速度值以及浆液流动通道形成的起点至注浆孔的距离的计算公式,进一步揭示了水泥浆液在岩体裂隙中的流动沉积机理。

深部高应力巷道围岩力学特征及稳定性控制技术

针对九龙煤矿-890m进风行人大巷复杂的工程地质情况,巷道断面较大且高应力作用显著,现已发生严重变形破坏。通过FLAC3D数值模拟对巷道围岩的力学特征进行定量分析,获得深部高应力巷道应力、应变演化特征,结合巷道周边围岩的成分分析、力学实验结果,基于FLAC3D对比优化深部高应力巷道联合支护方案,探究支护结构、支护参数的可靠性,提出以锚杆、锚索为核心的锚网索喷联合支护方案。在巷道开挖后进行矿压观测,进一步验证支护方案以及数值模拟结果的合理性,并实时监测围岩的变化特征。工程实践表明,在深部高应力巷道中采用锚网索喷联合支护,巷道的整体性与稳定性得到有效改善,围岩受力更趋稳定,变形得到有力控制,为煤矿的安全高效生产提供了技术支持。

深部软岩巷道矿压监测与收敛变形研究

深部软岩巷道岩性不均匀,各岩层岩性差别较大,岩石遇水风化软化现象严重。矿压监测能够确定工程岩体力学属性,对增加矿井产量,提高矿井的经济效益具有重要的意义。收敛变形测试是对支护效果的检验与评价,为确定最经济有效的支护方案提供了依据。内蒙古上海庙矿业有限责任公司榆树井矿巷道施工出现了变形、开裂、底臌现象,顶板及两帮位移变形较大,为了保证巷道的稳定和生产的安全,进行了矿压监测和收敛变形测试,为矿区软岩巷道工程的综合治理提供必要的基础。

三山岛金矿海底高效开采工业试验

国内外海下开采的矿山很少,三山岛金矿新立矿区属于我国第一个海下开采的金属矿山,有必要对海底金属安全开采进行全面的研究。根据矿区生产实际和国内外开采相关经验,提出了脉外采准岩层微扰低沉降房柱式分层充填采矿法,选择了合理的采准方案和回采顺序。工业试验结果表明,脉外采准岩层微扰低沉降房柱式分层充填采矿法具有作业面多、单位面积开采强度大、采矿效率高等显著优点,对海下开采具有重大意义,有着显著的经济效益和社会效益。

深井高应力不稳定软岩马头门加固技术研究

对高应力不稳定软岩采用"抗让"结合的支护方案,能够有效地控制巷道硐室的稳定性。郭屯煤矿马头门岩层高角度裂隙发育,采用以锚注支护为核心,以高强超长锚杆支护为基础,辅以刚性支架、锚索或锚索桁架,柔刚结合的联合支护体系,保证了马头门的长期稳定。

深井厚冲积层软岩巷道硐室加固技术研究

深井厚冲积层软岩巷道支护的出发点主要在于采用性能良好的锚固支护技术(高强度、高刚度、高预应力锚杆与锚索)进行及时支护,利用锚注支护技术提高围岩的整体性,为锚固性能的发挥奠定了基础。在赵楼煤矿不同类型巷道、硐室中,采用高强度高刚度高预应力锚网喷索和锚注为基础的支护体系,组成了"三高一及时"支护结构,在断面较大或极软弱部位辅以让压、局部关键部位加固等其他支护措施,获得了极好的稳定控制效果。

唐口煤矿风井井筒锚注法注浆堵水研究

针对唐口煤矿砂岩含水层裂隙发育、大面积均匀出水、涌水量大等复杂特性,采用锚注法注浆堵水技术对风井井筒进行注浆堵水。实践结果表明,锚注法注浆堵水后,井壁无明显涌水或喷射点,经过复注,风井井筒总涌水量不足10 m3/h,堵水率达91%,堵水效果显著。锚注法注浆堵水技术为治理砂岩水提供了一条新的途径。

高频振动沉桩的离散元模拟分析

应用平面颗粒离散元软件PFC2D对高频振动沉桩过程进行数值模拟分析,在细观颗粒运动层面上研究高频振动沉桩的机理,得到了桩侧摩阻力的分布变化规律,分析了贯入深度和贯入速率随时间变化规律,提出了"贯入平台期"的概念,并从能量传递和能量平衡角度分析了出现的原因,研究总结了桩周土颗粒的运动规律。结果表明:贯入度一定时,侧摩阻力随深度增加,到一定深度趋于定值;贯入度变化时,同一深度处侧摩阻力随最终贯入度增加而退化。高频振动沉桩贯入速度快,最大贯入速率能达到0.38 m/s,其中贯入平台期的出现是由于振动锤系统传递到桩的能量不足以克服贯入阻力并引起土颗粒共振。高频振动沉桩引起桩周土颗粒运动按区域分布各有特点。

彭庄煤矿主排水泵房的整体加固技术与数值模拟

在对彭庄煤矿主排水泵房基础的加固治理中,当泵基础遇到煤层时,采用混凝土置换煤层以弥补煤层强度的不足,确保了泵房基础的持久稳定;在泵房吸水井、配水井和配水巷的施工中,采用了强抗微让的整体加固方案,有效防止了泵房主硐室一侧下沉;基于FLAC3D软件对加固方案进行了数值模拟,并对泵房围岩收敛变形和深部位移进行了长期监测,监测结果表明围岩收敛变形量仅为2mm,深部围岩未发生位移,泵房硐室整体一直保持稳定。

砂岩夹薄页岩层马头门加固技术

彭庄煤矿副井马头门在施工中发生较大变形甚至大范围冒顶,通过对马头门的破坏原因分析,根据已有的工程加固治理经验,结合国内外先进的支护技术,研究并提出彭庄煤矿副井马头门加固技术和施工方案。马头门施工完成后,围岩稳定,无明显变形,随后进行收敛变形测试,马头门两帮和顶底板总的变形量分别为4mm和5mm,有效地提高了马头门及其相连井筒、管子道支护结构的整体性和承载能力,控制住了围岩的变形,保证了巷道的长期稳定。

巷道注浆加固合理滞后时间的确定

通过理论分析和试验研究,建立了巷道围岩裂隙系数与巷道轮廓位移量之间的相关关系。介绍了采用注浆锚杆兼作注浆滞后时间指示锚杆的方法和原理,分析了开始注浆时巷道围岩裂隙系数的合理取值范围,给出了确定巷道轮廓位移量的诺模图.

渗水弱化薄页岩层交岔点支护技术

针对彭庄煤矿巷道围岩节理、裂隙发育,特别是薄页岩层受水浸蚀后,岩层软化严重的复杂地质条件,在富含地下水的层理、节理、裂隙发育的粉细砂岩互层中构筑大断面的交岔点,提出采用锚索施加较大预应力,限制巷道围岩离层,然后采用内注浆锚杆进行注浆赶水和加固围岩的方案。并对交岔点围岩收敛变形进行了长期的监测,监测结果表明交岔点两帮和顶底板的总变形量依次为24 mm和30 mm,这说明交岔点采用高强锚杆、锚索、锚注的联合支护方案,有效地封堵了围岩裂隙水,提高了岩石抗压强度以及岩体的整体性和承载能力,实现了大型交岔点围岩和支护结构的长期稳定。