超前支护立柱动力稳定性与可靠性研究

针对超前支护立柱顶端受轴向载荷作用,建立立柱阶梯柱形结构的动力偏微分方程,经过转化为二阶常微分Mathieu型参数方程,利用Bolotin方法对其动力稳定性进行数值计算。建立立柱结构的安全余量方程,并成功求解动力不稳定区域边界。分别分析活柱与缸筒不同长度比、立柱不同弹性模量以及活柱与缸筒不同直径比等因素对立柱动力稳定性的影响。结果表明:随着活柱与缸筒长度比的增大,立柱稳定性降低;随着立柱弹性模量和活柱与缸筒直径比的增大,立柱稳定性提高。在此基础上,进行立柱结构的非概率可靠性分析,得到立柱结构的非概率可靠度,即立柱结构的非概率可靠度与活柱和缸筒长度比增减性相反,与立柱弹性模量、活柱与缸筒直径比增减性相同。

晋北煤业综采工作面高强锚索超前支护技术研究

为解决传统单体液压柱进行超前支护时出现的钻底问题,以晋北煤业3-503综采工作面为工程背景,进行高强锚索代替单体柱进行超前支护研究,通过矿压监测、数值模拟手段分析方案的可行性,并确定合理的支护参数,在3-503工作面回采巷道进行实践应用。实践表明,采动影响下巷道围岩变形得到有效控制,锚索工作性能良好,提高了工作效率,降低了工作强度,研究成果具有较好的借鉴和推广意义。

软弱土层的连拱隧道超前支护有限元分析及施工控制

以江苏某地铁站暗挖换乘通道下穿城市引桥工程为背景,研究连拱隧道穿越软弱土层超前支护施工控制问题,提出连拱隧道超前支护施工控制方法。采用MIDAS-GTS NX建立原始土层和全断面深孔注浆加固+超前小导管支护两种工况下连拱换乘通道的三维实体模型,分析通道开挖施工产生的地表沉降、拱顶沉降及对引桥的影响;根据有限元分析模型,确定连拱隧道超前支护注浆液的类型为AC液体、C液V(水玻璃)∶V(水)=0.6∶0.4,初始压力为0.30~0.75 MPa,终止压力为0.5~1.0 MPa,单位长度的注浆量为0.283 m^(3)。研究结果表明,注浆试验段开挖施工完成后,地表沉降最大值为5.57 mm,小于设计要求的沉降控制值10 mm,超前支护效果良好,能够有效提高连拱隧道加固效果。

浅埋综采工作面运输巷主动式超前支护研究

针对浅埋综采工作面运输巷采用单体支柱超前加强支护工作面推采速度与支护速度不协调、工人劳动强度和安全隐患大、难以实现超前区域少人化等问题,以榆家梁煤矿52305工作面为工程背景,采用现场实测、数值模拟和理论分析相结合的方法,实测了单体超前加强支护条件下的运输巷矿压显现规律,对比分析了单体加强支护和锚杆(索)主动式加强支护两种情况下的巷道围岩安全稳定性,并通过理论分析计算了运输巷支护参数,校验了现场支护的适应性及安全性。研究结果表明:52305工作面运输巷围岩属于较稳定型,现场单体超前加强支护条件下,锚杆(索)承载均在额定载荷的85%以内,两帮应力分布基本对称,围岩移近量和松动圈很小,围岩稳定性较好,现场超前支护段支护强度偏富余。采动支承压力影响段,单体支柱主要对顶板0.6 m范围内的局部岩层具有加强支撑作用,远小于锚杆和锚索支护作用范围和强度。取消单体支护后,运输巷围岩依然能够保持安全稳定。在榆家梁煤矿52305工作面运输巷超前加强支护段进行了取消单体支护工程试验,验证了研究结论的可靠性。

B_(2)-516正巷主被动一体化超前支护技术研究

为了保证B_(2)-516正巷的稳定性,通过优化支护方案,提出了注浆锚索超前支护方案。基于注浆锚索超前支护理论,确定了注浆锚索的支护强度;通过数值模拟,比较了原支护方案和注浆锚索超前支护方案下巷道的受力变形特征,确定了注浆锚索超前支护方案的可行性。采用注浆锚索超前支护和液压支架主被动一体化超前支护技术后,巷道围岩变形量较小,处于稳定状态。

不同跨径小净距隧道管棚超前支护机理与变形控制

以新疆乌尉高速公路上新光隧道工程为依托,对不同跨径软弱围岩小净距隧道超前支护力学特性进行研究。采用有限元软件MIDAS GTS NX建立有无管棚超前支护两种工况下隧道模型,分析不同开挖阶段管棚弯矩的分布规律以及两种工况下隧道拱顶沉降、初期支护应力及围岩塑性区的变化规律。结果表明:在隧道开挖过程中,掌子面处管棚受力较大,支护稳定后受力较小且较为均匀;管棚超前支护工况下累计拱顶沉降左洞为2.83 mm、右洞为6.74 mm,相较无超前支护,左、右洞拱顶沉降分别减少了34.64%和32.26%;布设管棚后衬砌最大主应力降低14.13%,围岩最大塑性应变减少了28.48%。采用管棚超前支护措施进行洞口段开挖能提高围岩稳定性,控制围岩变形,可为类似工程提供指导借鉴。

祁东煤矿厚硬顶板回采巷道锚杆(索)式主动超前支护技术及应用

针对我国当前被动式超前支护为主的超前支护形式难以匹配回采工作面自动化、少人化与智能化发展趋势这一问题,以8237工作面机巷为研究对象,提出了回采巷道主动式超前支护技术:在两巷超前区域采用主动式支护工艺,通过顶板损伤特征原位测试进行现场评估,采用FLAC^(3D)软件对比分析了无支护,无超前支护和主动式超前支护不同方案支护时的围岩应力演化与变形过程。矿压监测结果表明:巷道顶板最大下沉量32 mm,锚索受力最大变化量7 kN;主动式超前支护可显著提高围岩结构稳定性,确保工作面回采期间安全。

隧道洞口浅埋偏压段超前支护方案数值模拟

由于山岭隧道洞口段多处于浅埋偏压地形,为保证施工进洞安全,常常需要采取超前支护以控制洞口段围岩变形,保证围岩稳定。以彝良隧道洞口段为工程背景,采用FLAC 3D有限差分软件,分别建立无超前支护、管棚超前支护、超前小导管超前支护和管棚+超前小导管联合超前支护方案进行比选分析。计算结果表明:超前支护可大幅度降低围岩竖向位移、水平位移、竖向应力以及抑制拱顶塑性区发育;从支护效果上看,管棚支护效果最佳,管棚+超前小导管联合支护次之,超前小导管最差;从管棚长度自身以及施工经济合理性考虑,在控制围岩变形效果相当的条件下,采用管棚+超前小导管联合支护较佳。研究可为类似浅埋偏压隧道洞口段超前支护方式的选择提供借鉴。

大断面回采巷道超前支护技术研究与应用

为探究大断面回采巷道超前支护技术,以寸草塔二矿31205工作面主运输巷道为工程背景,采用现场调研、理论力学分析、FLAC3D数值模拟相结合的手段,分析了主动超前支护替换单体液压支柱的可行性,基于主动超前控制机理,提出了在顶板中央进行补强支护的超前支护技术方案。通过现场监测表明,主动超前支护下顶底板及两帮最大位移量分别为21 mm和23 mm;根据锚索轴力监测,主动超前支护锚索可以实现及时承载;且窥视结果表明巷道围岩完整性较好,验证了该方案的可行性,可以满足工作面安全高效的生产要求,推动工作面的智能化发展。

补连塔煤矿回采巷道锚索主动式超前支护技术应用

为了实现神东矿区综采工作面的无人化、少人化,降低工人劳动强度,以补连塔煤矿22406综采工作面为背景,采用理论分析计算与现场实测相结合的研究方法对工作面主运巷采用锚索主动式超前支护方式的科学性和合理性开展了研究,同时引用两侧实体煤巷道力学模型对主运巷专用锚索超前支护设计进行验证,通过验证“排距3 m,每排2套”的超前支护形式满足工作面超前支护要求。通过主运巷道超前支护段锚杆(索)受力监测可知,工作面推进过程中,超前支承压力的影响范围约为42 m,在距工作面10~26 m范围,超前支承压力增加幅度较大,应力集中系数为1.23~1.5。通过巷道围岩表面位移监测可知,主运巷在距离回采工作面35 m左右受采动影响开始变形,回采过程中,顶板最大下沉量达到16 mm,底板最大底鼓量达到42 mm,两帮最大移近量达到45 mm。研究结果表明,采用锚索补强超前支护方式,巷道围岩得到有效控制,围岩整体稳定且变形可控,现场应用效果良好。

8.8 m大采高工作面主运巷超前支护技术研究与应用

为解决8.8 m大采高工作面主运巷强动压、大变形等超前段支护问题,采用理论分析计算与现场实测相结合的研究方法,对上湾煤矿12403大采高工作面主运巷超前段锚索主动式支护技术开展研究。基于锚索主动式超前支护技术建立了大采高工作面主运巷支护力学模型,计算并校核了8.8 m大采高条件下主运巷超前支承压力影响范围和锚杆(索)及围岩支护强度。同时开展了现场试验,结果表明,从距离工作面45 m位置开始,锚杆和锚索受力开始缓慢增加,但增速较小,从距离工作面20 m位置开始,锚杆和锚索受力以较大幅度增加,累计增加15~25 kN后开始趋于稳定,平均影响范围42 m左右,平均应力集中系数为1.4;在距工作面45 m时开始出现围岩变形,但前期变形量较小,随着工作面不断推进,围岩变形量逐渐增大,在测站与煤壁距离小于30 m时变形量增速较大,但围岩整体稳定且变形可控;钻孔窥视结果表明主运巷超前支护段围岩裂隙总体发育程度较低,围岩、煤层的整体性较好,锚索超前支护方式对顶板围岩起到很好的支护效果。

穿越工程超前支护优化与安全控制技术研究

依托广州地铁某新线区间矿山法隧道近距离穿越运营地铁线工程,为解决工期收紧、在遇孤石或中/微风化硬质夹层中超前管幕顶进困难、地下水渗漏量大等问题,采用理论分析、工程类比与实时监测信息化施工等研究手段,优化设计超前支护结构形式,形成控水保压管棚施工方法,并结合水平跟踪补偿注浆措施,保障了富水地层超前管棚施工安全,减轻了管棚施工对既有线结构的影响,有效确保既有地铁线路的安全运营,有利于今后相似工程的超前支护结构设计与施工。

弱胶结卵石地层隧道超前支护技术研究

作为交通基础设施的重要组成部分,隧道工程对于缩短线路里程、改善行车条件意义重大,我国隧道建设水平在不断的探索和发展中稳步提升。但在隧道工程发展中也遇到了多种复杂地质条件的困扰,其中弱胶结卵石地层是典型的复杂地层,该类地层综合地质成因复杂,成岩程度低,主要由砂、卵石组成,局部夹有大块漂石,孔隙被粉土、黏土等细小颗粒的土体填充或胶结,岩土体具有一定的粘聚力,但整体结构强度较低,属于一种不均匀的松散岩土介质系统。本文结合西互公路大庄隧道建设实例,研究弱胶结卵石地层超前支护措施,以解决弱胶结卵石地层隧道易超挖、成洞困难等问题。

回采巷道超前支护段围岩控制技术应用

为了解决回采巷道超前支护段的顶帮移近、围岩变形对生产安全造成的影响,通过对围岩变形以及应力分布特征的模拟分析,优化了原有巷道的支护方式,经过对比模拟实验,确定了注浆锚索的支护参数,有效控制了巷道形变,围岩控制取得显著效果。

公路隧道施工中超前支护施工技术的特点及实践探析

超前支护是公路隧道施工中的一种开挖辅助措施。为保证公路隧道工程的顺利施工,本文主要分析了公路隧道施工中超前支护施工技术的特点及实际应用方法,以期为相关工作者提供帮助。

采煤工作面回采巷道超前支护技术应用分析

本文旨在深入探讨采煤工作面回采巷道超前支护技术的应用,通过详细讨论超前支护技术作用优势、工作面回采巷道特点与影响因素以及超前支护技术应用存在的技术难点,提出了在超前支护技术应用中的管理优化策略。

中等稳定以下顶板条件顺槽超前支护支架的研制

针对大采高综采工作面中等稳定顶板条件的运输顺槽顶板超前支护的问题,研制了大工作阻力的运输巷超前支护液压支架,解决了中等稳定以下顶板条件运输顺槽超前机械化支护问题,介绍了用于神东矿区的ZYDC11000/30/47型运输巷超前支护支架的总体结构、主要技术参数、电液控制系统、支架在巷道中的布置工艺以及使用情况。

阿克特蒲1#隧道超前支护技术的应用研究

隧道工程在开挖阶段时常发生滑坡现象,严重影响工程的顺利开展,也威胁到施工人员的安全,为解决隧道工程建设这一难题,避免安全事故的发生,在建设施工中采用超前支护技术进行有效控制。该文以阿克特蒲1#隧道为案例,分析超前支护技术的优势,在隧道开挖期间积极应用超前支护技术,比如超前大管棚、超前小导管、超前药卷锚杆和超前帷幕注浆等技术,有利于稳定大坡面,给开挖工作提供保障,有效避免滑坡带来的危害,确保隧道工程的安全、稳定。

破碎顶板下回采巷道超前支护参数优化研究

为解决三交河矿10-205工作面正巷破碎顶板下超前支护区巷道变形大,劳动强度高等问题,开展了超前支护优化研究。通过现场实测和室内试验,获得煤岩力学参数,采用注浆锚索代替部分单体支柱,设计了3种排距超前支护优化方案。通过FLAC3D分析不同方案下巷道位移应力分布规律。最后在10-205正巷进行了现场试验,结果表明:注浆锚索优化方案下,超前30 m范围内单体立柱排距由0.8 m增加至1.6 m,减少16排立柱,显著减少了单体支柱数量,降低了劳动强度,增加了作业空间,为类似工况下回采巷道超前支护提供了借鉴。

注浆锚索在综采工作面超前支护中的应用研究

霍州煤电木瓜矿为提高综采工作面回采巷道围岩有效控制,提出将注浆锚索应用到回采巷道超前支护中,并以该矿10-206工作面辅运顺槽为研究对象,对注浆锚索布置方案及现场应用效果等进行分析。现场应用后,10-206工作面辅运顺槽超前支护段围岩变形量较小、顶板始终保持稳定,同时取消超前单体支柱后,工作人员劳动强度明显降低,巷道运输及通风断面明显增大,为采面煤炭高效开采创造相对良好条件,同时也为矿井地质条件相类似注浆锚索的应用提供参考与借鉴。