底角锚杆在深部软岩巷道底臌控制中的机制及应用研究

底臌作为深部巷道围岩变形与破坏的主要方式,一直是煤矿深井开采及其他地下巷道工程中难以解决的问题之一,如何有效地控制底臌成为巷道支护中首要考虑的问题。通过多个试验巷道工程底臌控制措施的对比研究表明,底角锚杆技术对于控制底臌起到了积极的作用。运用三维数值模拟方法,研究底角锚杆在控制巷道底板变形中的力学过程,分析分步开挖下底角锚杆力学性能发挥的时间效应,从而提出底角锚杆控制底臌的工作机制。底角锚杆在控制底板变形中的作用,主要是通过成排置入底板的杆体,利用材料自身的抗弯刚度,切断底板基角部位的塑性滑移线,对于岩体结构为块状结构或块裂结构的深部软岩巷道支护工程,可以有效控制巷道底臌。同时,结合具体的深部巷道工程实例,针对巷道底臌的变形机制及变形特征,合理应用底角锚杆控制底臌技术,提出非对称设计方法,有效控制了底板变形,对于深部巷道底臌的控制及防治具有理论指导意义。

底角锚杆抗剪特性研究

现场工程试验表明在巷道底板基角部位以某种角度打入底角锚杆可有效控制巷道底板变形。针对不同类型锚杆进行剪切实验,结果表明,无缝锚杆的抗剪性能要高于管缝锚杆的抗剪性能;锚杆内填充不同材料后对抗剪性能影响较大;加筋后能大幅提高锚杆抗剪性能,注浆次之,空心锚杆最小;锚杆加钢筋后,不仅能提高杆体本身的强度,同时在受剪过程中出现的荷载双峰特性能使锚杆具备二次承载特性,并具备较大的变形范围。结果为研究底角锚杆的力学特性、防治底臌作用机理和参数优化设计提供了实验依据。

底角锚杆控制巷道底臌的数值模拟

随着煤矿开采深度的增加,巷道底臌现象越来越严重。为了寻找一种有效的控制底臌方法,借助数值模拟手段对施加底角锚杆的深部巷道进行受力分析。结果表明:对底板实加底角锚杆后,应力区向巷道深部转移,围岩应力对底板的影响降低,巷道变形量减小。模拟结果及现场应用均证明在条件适合地区,底角锚杆控制技术可以有效控制巷道底臌。

底角锚杆在综放沿空巷道中的应用

通过现场实测,分析了施工底角锚杆对受高地应力和工作面采动应力共同作用下的综放面沿空巷道围岩变形的控制效果,并分析了底角锚杆对围岩变形的控制机理。研究结论对类似条件沿空巷道的围岩控制具有一定的借鉴作用。

底角锚杆作用效果的现场试验研究

本文目的在于揭示底角锚杆在煤矿岩石巷道稳定性方面的作用,并论证关键控制点的加固对于巷道整体稳定性控制的重要意义。本文以现代力学为基本理论依据,以淮北矿业股份有限责任公司杨庄煤矿IV53采区轨道下山为研究对象,以现场实测数据为研究论据,不仅论证了底角锚杆在控制巷道底臌方面的巨大作用,同时也论证了底角锚杆在控制巷道整体稳定性方面的显著效果。文章不仅给出了大量的现场实测数据,同时也较为详尽地介绍了底角锚杆特殊的施工方法以及特殊的工程地质条件,研究结果对于我国煤矿软岩巷道底臌治理及巷道整体稳定性控制机理与方法的研究具有较为重要的指导与参考价值。

软岩巷道的底角锚杆作用机理分析

对围岩和锚杆的应力之间的相互作用关系进行了详尽的分析,并通过大型有限元软件ABAQUS模拟并验证了底角锚杆的作用机理,指出加设底角锚杆可控制底板受力,减轻压力,抑制底臌的产生。

高应力下锚网索与底角锚杆耦合支护技术研究

利用数值模拟技术,模拟并分析了锚网索与底角锚杆耦合支护机理,并以某矿为工程背景,模拟并分析了高水平应力条件下合理的锚网索+底角锚杆+桁架耦合支护结构,提出了在高应力条件下,巷道的破坏是扭曲变形破坏,采用合理的锚网索与底角锚杆支护结构和支护参数,可有效控制巷道扭曲变形,取得良好的支护效果。

底角锚杆与钻孔卸压联合控制煤巷底鼓技术研究

本文分析研究了煤巷底鼓机理,通过X射线衍射实验和FLAC3D数值模拟实验,分别对煤层底板砂质泥岩成分和巷道围岩应力环境进行分析研究。发现砂质泥岩中含有极少量的高岭石、蒙脱石,其余成分为石英砂,说明矿井水对巷道底鼓没有影响;由于水平应力大于垂直应力对巷道的影响,巷道底板无加固措施,巷道底角处煤体向巷道内挤出导致巷道严重底鼓,得出巷道底鼓类型属于挤压流动型。并据此提出了控制底鼓的三种方案,即底角锚杆加固法、钻孔卸压法、底角锚杆加固法和钻孔卸压法联合控制底鼓,经现场工业性试验,采用联合法对控制底鼓在技术经济上最优。

底角锚杆在巷道底鼓中的应用研究

随着我国煤炭开采深度不断增大,井下巷道所受的围岩应力也不断增大,造成巷道底鼓显现频发,文章介绍了对底角锚杆控制技术和作用机理进行了相关的介绍,并通过应用数值模拟的方法对深部巷道有无底角锚杆进行了相关的模拟,模拟结果显示通过施加底角锚杆可以很好的控制巷道底鼓的产生。

巷道底角锚杆支护参数选取探讨

巷道锚网支护中,大多侧重于巷道顶部压力的估算和顶部锚杆支护参数的选取,巷道底角锚杆支护参数选取易被忽视。在分析巷道底角地应力的基础上,对巷道底角锚杆的支护参数选取进行了探讨。应用实践表明,根据巷道断面和顶板矿压情况,底角锚杆的长度应结合帮锚杆进行选取,在出现底角锚杆剪断挤出现象的矿区,应适当减小锚杆水平角度,适当加长锚杆。

高强双底角锚杆控制底鼓技术在深软岩巷应用

深部巷道的底鼓问题,不仅增加了巷道卧底等巷道修护工作量,而且会影响通风、行人和运输安全,增加安全管理的难度。经过多年实践,利用底角锚杆控制巷道底鼓的技术已逐步推广,并取得了一定的支护效果。通常采用的Q335普通螺纹钢单底角锚杆,因其加固底角范围相对较小,支护强度和锚杆杆体屈服强度较低等原因,在深部软岩巷道治理底鼓的效果不理想。根据底角锚杆控制底鼓的作用机理和对底角锚杆受力分析,选择强度更高的Q500螺纹钢锚杆,并采用双底角锚杆的布置方式,在深部巷道的应用中取得了较好的底鼓治理效果。

巷道底角锚杆控制底鼓机理及选型试验

煤矿开采进入深部以后,地质力学环境远比浅部复杂,各种非线性大变形力学现象越来越显著,巷道底鼓问题也更加突出。为探究控制巷道底鼓效果最好的锚杆类型,首先根据锚杆控制巷道底鼓力学分析模型,从有效切断底板塑性滑移线和有效分解力的作用两方面,对底角锚杆控制底鼓的作用机理进行力学分析;然后进行室内试验,加工6种不同材质及规格的底角锚杆,进行抗弯力学性能试验,通过对试验结果进行优化分析,最终确定控制巷道底鼓最适宜的底角锚杆类型,即I-3型底角锚杆;并将此类锚杆成功应用于大屯孔庄矿-785轨道大巷工程。监测结果表明,此类控制巷道底鼓锚杆在实际工程中取得明显的技术效果。

注浆和锚杆支护对防治综采工作面底板突水研究

为了减少巷道底板突水事故的发生,采用注浆和锚杆支护相结合的措施对工作面底板加固,提高有效隔水岩层的厚度和强度,降低矿压对底板的破坏程度。通过3个方案数据分析对比,发现沿45°打底角锚杆和底板注浆相结合方法是更好的,且对矿井底板防突水具有指导意义。

动压影响下软岩巷道围岩控制技术研究

3506回风巷围岩为软岩且巷道受本采面、邻近采面采动压力影响,围岩变形量较大且局部位置支护体系面临失效问题,给巷道后续使用带来较大影响。对回风巷现场条件及围岩变形特征分析基础上,提出采用高强预紧力锚杆(索)+底角锚杆+巷帮锚索方式进行支护,通过高强预紧力锚杆(索)强化顶板及巷帮围岩支护强度,提高支护体系与围岩耦合效果;采用底角锚杆可降低甚至阻隔顶板及巷帮压力对底板影响,提高底板抗底鼓能力;巷帮锚杆可将巷帮应力向深部转移,减少巷帮表面位移量。现场应用后,3506回风巷在动压影响下围岩变形量始终在允许范围内,为巷道正常使用创造良好条件。

新疆中生代复合型软岩大变形控制技术及其应用

针对新疆沙吉海矿区中生代复合型软岩产生的顶板离层冒落、侧墙鼓出、底板鼓起等非线性大变形破坏现象,综合应用现场工程地质调查、理论分析、数值计算、物化分析、软岩水理作用测试、现场测试等手段和方法,深入分析本区中生代复合型软岩巷道围岩的分子膨胀+岩体结构面错动+开挖扰动的复合破坏机制,提出以恒阻大变形锚网索耦合支护为核心的主动支护技术体系。通过恒阻装置充分释放围岩膨胀能和塑性能,减小支护荷载及高应力集中,同时借助高阻性能抑制过大有害变形,合理控制围岩塑性圈;然后通过锚网索二次耦合支护消除围岩塑性大变形、层间软弱结构面的错动引起的围岩–支护之间的变形不协调,并采用注浆锚管控制底鼓大变形,最终形成围岩–支护结构协同承载体系。基于非线性大变形力学设计方法及数值分析,进行施工过程设计及参数设计。工程实践表明,该技术得到成功应用,保证了巷道的稳定。

强膨胀性泥岩巷道底鼓治理技术

为了解决亭南矿井西翼轨道大巷底板揭露铝质泥岩、底鼓变形严重、巷道底板难以控制的问题,通过对巷道围岩位移量观测分析变化规律,结合矿井生产实际,经过反复论证采用底角锚杆、反底拱控制技术进行底板加固,使底鼓量由500mm降低到10mm。试验结果表明:采用膨胀性泥岩底鼓治理技术能够有效控制巷道两帮收敛和底板鼓起、封闭水源,提高了巷道围岩整体稳定性,使巷道底板变形量得到了有效控制,为矿井进一步研究无底煤开采技术提供了基础技术数据。

综放大断面回采巷道底鼓诱因分析及控制技术

针对中煤平朔井工一矿4107等综放面回采巷道剧烈底鼓现象，分析了综放大断面回采巷道围岩条件及底鼓发生机理，提出了“卸压与加固联合”的底鼓控制措施，即开凿卸压槽与优化帮角锚网支护参数相结合，通过现场实测巷道底板破坏深度，确定卸压槽开凿深度为0．6—0．8m。工程实践表明：巷道最大底鼓量为227mm，最大底鼓速率为38．5mm／d，底鼓量及变形速率均在可控范围之内，确保了大断面回采巷道围岩的稳定。

高水平应力条件下锚网索耦合支护机理分析与应用

利用数值模拟技术,模拟并分析了锚网喷、锚索及底角锚杆耦合支护机理,并以鹤煤集团第五煤矿为工程背景,模拟并分析了高水平应力条件下,合理的锚网喷+锚索+底角锚杆耦合支护结构,提出了在高水平应力条件下,巷道的破坏是扭曲变形破坏,采用合理的锚网喷+锚索+底角锚杆支护结构和支护参数,可有效控制巷道扭曲变形,取得良好的支护效果。

坚硬顶板工作面回采巷道底鼓诱因分析及控制技术

为了解决坚硬顶板工作面回风平巷回采期间巷道底鼓严重问题,通过现场观测、数值模拟及工业性实验,确定了造成底鼓的主要原因是:巷道回采期间受工作面动压影响、两帮支护强度低及底板岩性差。针对该回采巷道特点,提出了采用"顶板超前预裂爆破+两帮锚杆补强+安装底角锚杆"的底鼓控制方案,并进行了工业性试验。工程实践表明:巷道最大底鼓量为258 mm,最大底鼓速率为12.3 mm/d,变形速率及底鼓量在巷道正常使用允许范围之内,动压影响期间巷道底鼓得到有效控制。该控制技术的应用可为地质条件类似的巷道底鼓控制提供一定技术借鉴。

南阳坡矿沿空巷道底鼓成因分析及支护技术

针对南阳坡矿沿空巷道底板变形控制困难的问题,分析了其工程地质条件,并通过建立沿空巷道底板力学模型推导出巷道底板应力、应变公式,计算并总结了巷道底鼓成因。在研究底角锚杆支护原理的同时,采用数值模拟的方法,对比分析了无底板支护和加强底板支护条件下围岩位移和塑性区的分布情况,验证了通过提高底板围岩强度抑制底板变形的可行性。以南阳坡矿5800沿空巷道为研究背景,设计出该沿空巷道的底板支护方案为:底板锚杆、底角锚杆以及注浆加固,并通过现场观测,进一步证明了该支护方案的现场实际应用效果。应用结果表明,该支护方案能够有效提高底板围岩强度,改善底板变形,控制底鼓。