考虑衬砌作用下的软岩巷道弹塑性解

考虑衬砌作用下的软岩巷道,基于统一强度理论准则,结合围岩变形三分区模型和三阶段应变软化模型,分析中间主应力、黏聚力、衬砌等因素的影响,推导巷道围岩应力、塑性区大小、塑性区径向位移的解析解,结合工程实例,分析围岩变形各因素影响规律。结果表明:中间主应力等各因素对巷道围岩塑性区均具有重要影响,在一定范围内控制黏聚力大小、提高中间主应力和衬砌弹性模量均能够有效地控制围岩的变形和塑性区的发展。

采动下淋水软岩巷道围岩变形破坏特征

在采动影响及淋水浸蚀双重作用下,软岩巷道围岩变形破坏严重,且淋水使锚固剂失效,造成锚杆及锚索锚固力衰减,承载能力下降,严重影响工作面安全生产。针对该问题,采用物理相似模拟实验、数值模拟实验与现场实测相结合的研究方法,分析了淋水软岩巷道围岩在采动影响及不同支护参数条件下的破坏情况,揭示了采动下淋水软岩巷道围岩变形破坏特征并给出了合理的支护参数。实验结果表明:①采动影响下软岩巷道围岩变形破坏形态具有非对称性,且在淋水条件下,巷道围岩破坏范围进一步增大。②锚索长度从9 m增加至10 m,巷道围岩破坏范围减小了4.3%;使用12.2 m长锚索支护顶板时,两帮破坏范围大于使用9 m锚索与10 m锚索,主要原因为12.2 m锚索贯通至顶板含水层,导致水体渗流加剧,巷道围岩进一步软化;使用9.2 m长锚索+4.2 m短锚索联合支护时,相较前3种支护参数,巷道围岩破坏范围减小,水体渗流情况明显改善。现场应用结果表明,采用9.2 m长锚索+4.2 m短锚索联合支护时,顶板下沉量、两帮变形量、底板鼓起量比采用原支护参数时分别减小77.5%,65%,76.5%,有效提高了巷道围岩抵抗变形破坏的能力。

双向极不等压软岩巷道围岩裂隙分布及变形机制

巷道围岩蝶形塑性区破坏是引起巷道围岩大变形的重要原因,近年来引起了巷道支护工作者的高度重视。掌握蝶形塑性区内围岩变形机制是实现软岩巷道围岩控制的基础。然而,有关于蝶形破坏理论中围岩变形机制的研究却鲜有报道。针对上述问题,以南方某矿一采区南运巷产生的大变形特征为研究对象,在分析巷道所处应力环境及地质条件的基础上,对围岩裂隙分布、巷道变形机制及控制方法进行了系统研究。结果表明:南运巷是典型的极不等压软岩巷道,巷道开挖后,围岩裂隙呈“蝶形”分布;“蝶形裂隙区”集中出现在“蝶形塑性区”范围内,蝶叶部位围岩裂隙以剪切裂隙为主,且蝶叶部位剪切裂隙大多围绕巷道呈“环形”分布,而张拉裂隙则集中出现在巷道围岩自由面附近。蝶形塑性区内围岩应力特征主要有2方面:一为围岩的主应力方向发生了偏转,具体表现为最大主应力围绕巷道呈环形分布,巷道上部最小主应力方向指向巷道中心,巷道下部最小主应力方向背离巷道中心;二为围岩最大/最小主应力比值较大,且主应力比值等值线呈“蝶形”分布。根据塑性区内围岩裂隙分布特点及应力特征,建立了含软弱面围岩力学剪胀模型,认为处于此应力特征下的围岩剪胀作用较强,剪胀作用使围岩向巷道空间内挤压,进而使巷道产生大变形。围岩裂隙分布不规则及原支护方案不合理是导致巷道产生大变形的主要原因。基于上述研究,提出了以“全断面预应力短锚索+关键部位长锚索加强支护+注浆”为核心的差异化支护方案,现场监测表明,新支护方案可有效控制围岩变形,保证巷道在使用期间的稳定性。

深井高应力软岩巷道底鼓力学机理及控制技术研究

为解决林西矿深井高应力软岩巷道底鼓问题,论文通过理论分析和现场实测相结合方法,研究分析出了深井高应力软岩巷道底鼓力学机理及控制技术,得出了如下结论:(1)推导出了巷道两侧底板极限破坏深度、极限破坏宽度以及沿滑移面有效滑动力的计算公式;(2)判断出了林西矿1791-2工作面回风巷底板破坏为挤压流动性底鼓,全断面破坏鼓起形式;(3)分析出了巷道底鼓机理、底鼓原因以及控制途径;(4)提出了“顶、帮、底同治”控制巷道底鼓技术,顶帮采用高强预应力锚杆网+锚索支护,底板采用预应力锚索锚注加固+混凝土铺底技术;(5)现场工业试验表明巷道底鼓得到了有效遏止,能够满足正常使用要求。

某煤矿深部软岩巷道围岩破坏特征及控制技术研究

深部矿产资源开发面临地应力大、巷道支护困难等问题。山西某煤矿−590 m水平运输平巷支护结构失效,巷道变形量大,对井下安全生产造成了较大的影响。针对原支护方案存在的问题,提出“锚网索一体化”支护思路,综合采用现场测试、数值模拟、工业实验等手段研究了巷道围岩破坏特征及控制技术。研究表明:(1)巷道围岩水平主应力较高,达到了39.08 MPa,是影响围岩稳定性的主要原因;(2)对不同支护方案巷道周边围岩应力场与塑性区分析表明,优化后支护方案垂直应力较原方案降低了14%,塑性区范围缩小了20%,“一体化”方案支护效果较好;(3)工业应用和锚杆(索)应力测试表明,当锚杆、锚索应力分别达到53.9 kN、389.12 kN时,较原方案提高了14.6%和15.4%,受力效果较好,巷道变形在30 d内控制在200 mm内,较原方案下降了约57%,实现了良好的支护效果。“一体化”支护形式可有效控制围岩变形,为类似地质条件的巷道支护提供参考。

软岩巷道全断面锚注支护技术应力分布特征研究

针对软岩巷道分析其失稳变形破坏过程,提出全断面锚注支护技术,采用数值模拟方法研究赵固一矿在原支护方案和全断面锚注支护方案下的塑性区分布及垂直应力情况。结果表明:在原支护方案下,底板塑性区破坏深达4 m,两帮处的集中应力分布明显,最大集中应力系数为1.48。当采用全断面锚注支护方案后,巷道围岩形成统一整体,底板塑性区范围减小至1 m以内,两帮处的集中应力基本消失。结合现场监测发现,顶板离层在支护后期基本趋于稳定,巷道日均表面变形量约为2 mm/d,巷道围岩状态整体稳定,支护效果明显。

浅埋厚煤层软岩巷道支护参数设计及应用

目前煤矿常采用锚杆(索)对巷道两帮及顶板进行主动支护,但受巷道所处力学环境、地质条件等多种因素影响,针对软岩巷道锚杆支护参数设计及理论选择较为困难,使巷道支护环境较差。本文结合理论与现场工程地质条件,针对五举煤矿13207工作面软岩巷道中存在的顶板破碎严重问题,对两巷道支护参数进行设计及应用。参数选择为顶板及帮部均采用左旋无纵筋螺纹钢锚杆,规格分别为φ22 mm×2 800 mm、φ22 mm×2 400 mm,顶板及帮部分别采用φ21.8 mm×7 300 mm的1×19股高强度锚索与φ21.6 mm×5 300 mm的1×7股高强度锚索,锚杆预紧扭矩不小于300 N·m,锚索张拉力不小于200 k N。现场应用结果表明,巷道围岩变形得到有效控制,整体支护效果良好,为附近相似条件矿井提供借鉴。

弱胶结软岩巷道底鼓控制关键技术研究

针对老公营子煤矿6号煤层西翼工作面运输巷道底鼓,影响煤矿井下运输和安全生产的问题。首先对巷道底板的岩性及结构进行取样和测试,发现其中含有亲水性较高的粘土矿物。其次,从巷道底板的力学机理出发,建立了巷道底板力学模型。通过增加底板锚固层厚度,可以有效控制底板变形,保证巷道围岩的稳定性。通过FLAC3D数值模拟分析现有巷道支护方案下的巷道变形,与现场实测变形结果相吻合,表明现有支护方案和参数不合理。对巷道支护方案进行合理优化,提出了“生石灰底铺层+预应力锚索+混凝土弧形梁+金属网+C20高强混凝土充填”的反底拱结构支护优化方案,并于井下试验段进行工业验证。结果表明,优化后的巷道支护方案对控制顶底板及两帮变形的效果显著,有效保证了矿井的安全高效生产。

复合软岩巷道锚网索+W(T)钢带联合支护技术研究及应用

随着煤炭开采逐渐转向深部开采,复合软岩巷道在服务年限内的顶板冒顶及两帮收缩事故频发,严重导致巷道整体失稳。本研究提出了一种新型的锚网索与W(T)钢带联合支护技术,旨在优化复合软岩巷道的稳定性。通过实地应用于221812回风巷,该技术采用锚网索与喷、注浆联合支护系统,结合W型钢带和T型钢带的全断面布置,以增强巷道围岩的整体稳定性。

深部开采软岩巷道过断层围岩控制技术

深部开采软岩巷道过断层时普遍面临支护难度高、围岩控制效果不佳等问题。文章以某矿31303进风巷过F_(4)、F_(4-1)断层为工程背景,结合现场条件提出采用锚网索喷+围岩注浆+帮角和底板锚注为核心的围岩控制措施,现场应用表明,31303进风巷过断层期间围岩变形量较小,可满足后续使用需要。

矿井建设中软岩巷道掘进施工技术分析

软岩巷道的掘进施工是矿井建设中的重要环节,其技术要求和施工注意事项具有一定的特殊性。通过分析软岩巷道的特征以及矿井建设中的软岩巷道掘进施工注意事项,针对软岩巷道的掘进施工技术进行分析。具体包括工程前期准备、巷道支护技术、掘进机械的选择与使用、巷道掘进方法以及施工质量控制等方面。通过掌握这些关键技术,可以确保软岩巷道的安全高效施工,提升矿井建设的效率和质量。

煤矿深部软岩巷道拱形支护和锚网支护的优劣分析

煤炭作为不可再生能源,在我国能源供应中占据重要地位,尤其在目前能源转型的关键阶段,确保煤炭稳定供应较为重要。在煤矿开采活动中,矿山工程项目建设的各个环节必须遵循标准化的技术操作要求和工艺标准,结合矿山工程实际要求,提高技术应用水平和工程项目施工质量。基于此,本文介绍煤矿深部软岩巷道拱形支护和锚网支护的优劣,阐述影响煤矿深部软岩巷道支护的限制因素,提出优化煤矿深部软岩巷道拱形支护和锚网支护的若干策略,希望对煤矿安全生产工作带来有益思考。

软岩巷道锚杆锚固性能试验分析

锚杆锚固技术在巷道支护中应用广泛,锚杆良好的锚固性能是保证安全生产的基础。本文以银洞沟煤矿为依托,通过测量锚杆扭矩转化效率以及锚索预紧力损失,定量分析锚杆锚索在软岩巷道中的锚固性能以及影响锚杆锚固性能的因素,为软岩巷道中锚杆锚固支护技术提供指导。

特厚煤层大断面软岩巷道底鼓治理措施与效果

以斜沟矿特厚煤层大断面软岩巷道反复强底鼓工程实际为背景,综合运用理论计算与现场监测方法,结合巷道底板岩层特性,判断巷道底鼓类型,引用巷道极限平衡理论,计算得出巷道极限平衡区最大深度为11.05 m,设计“双应力壳-梁”控制巷道底鼓措施。现场应用的监测结果表明,采用新的控制措施后,巷道底鼓量最大为17.49 cm,巷道底板围岩控制措施取得较好效果。

软岩巷道顶板锚杆锚索联合支护参数优化研究

为了解决深部软岩巷道围岩变形大的问题,以木瓜矿10-206工作面为工程背景,对原支护方案下巷道围岩变形进行分析,发现原支护下顶底板相对位移量868.5mm,两帮移近量达到725.2mm,根据变形情况给出锚杆+锚索优化支护方案。对优化支护方案进行分析,发现优化后顶底板移近量达到了131.36mm,较原支护方案下降了83.49%,两帮移近量为85.25mm,两帮移近量下降了86.79%。对优化方案进行应用分析,得出随着监测天数的增大,此时的巷道围岩变形量呈现先增大后平稳的趋势,巷道底鼓量最大值为226.3mm,巷道的两帮移近量为364.1mm,顶底板移近量为443.3mm,较原支护方案变形量得到一定控制,为巷道稳定性做出贡献。

深部开采软岩巷道耦合支护数值模拟研究

通过对深部开采软岩巷道的变形破坏机理的研究发现,巷道变形破坏主要是由于支护体力学特性与围岩力学特性在强度、刚度以及结构上出现不耦合所造成的;且变形首先从关键部位开始,进而导致整个支护系统的失稳.因此,要保证深部软岩巷道围岩的稳定性,必须实现支护体与围岩的耦合.数值模拟研究表明,当锚杆与围岩在刚度上实现耦合时,能最大限度地发挥锚杆对围岩的加固作用;当锚网与围岩在强度上实现耦合时,将会使围岩的应力场和位移场趋于均匀化;当锚索与围岩在结构上耦合时,可以充分利用深部围岩强度来实现对浅部围岩的支护.实践证明,软岩巷道耦合支护可以有效解决深部开采软岩巷道支护问题.

基于NPR锚索支护技术的软岩巷道变形控制研究

由于软岩与锚杆之间的刚度不匹配,传统锚杆加固深埋软岩巷道容易产生较大的变形和破坏,可采用“NPR锚杆/锚索”支护技术加固深部软岩巷道,防止发生大变形破坏导致的安全事故。通过大型物理模型试验揭示了NPR锚索在软岩中的力学性能,获得了加固岩体的力学特性。试验结果表明:外荷载作用下,NPR锚索加固后的岩体呈渐进式破坏,并表现出恒抗屈服压力的特征,NPR锚索在软岩体中具有良好的加固效果。现场调查证实,NPR锚索能有效控制软岩巷道的慢变形和大变形。

深部高应力软岩巷道围岩失稳机理及控制技术研究

为探究深部软岩巷道支护技术问题,以霍州煤电临汾宏大公司隆博矿五采区轨道大巷为工程背景,通过现场勘测、X射线衍射、电镜扫描及数值模拟,研究分析了深部软岩巷道的失稳机理,得出地应力高、煤岩体强度低及支护方式不合理是导致巷道围岩变形破坏的主要影响因素。据此提出了“锚杆索+金属网+喷射混凝土+钢管混凝土支架”联合支护方案。工业实践表明,采用联合支护方案后,巷道顶底板移近量和两帮收敛量最大值分别为142、123 mm,相比原支护方案,分别减少了约67%、79%,围岩变形控制效果明显。研究结果可为深部软岩巷道的围岩稳定性控制提供参考。

深部软岩巷道变形破坏原因及支护技术研究

为了解决深部破碎软岩巷道围岩大变形、难支护的问题,以山西宁武德盛煤业有限公司502采区轨道大巷为工程背景,通过现场勘测和试验研究分析了巷道围岩变形破坏机理,得出围岩强度低、易软化是围岩大变形的内在原因,而高地应力则是大变形的外在诱因。据此提出了“锚杆+锚索+钢筋网+喷射混凝土+注浆”联合支护技术方案,并通过数值计算验证了该方案的可靠性。现场监测结果表明,采用该联合支护技术方案后,巷道顶板最大下沉量为73.1 mm,两帮最大移近量为153.9 mm,最大底鼓量为88.7 mm,围岩变形量均在规定允许值以内,且监测结果与数值计算结果相吻合,有效控制了深部破碎软岩巷道围岩的变形破坏。

泥化软岩巷道的支护优化设计

为解决采用传统U型钢支架对软岩巷道进行支护所面临的冒顶和两帮移近量增加的问题,对1201工作面基本地质条件分析的基础上,分析了传统U型钢支架支护不到位的原因,并提出了采用管棚进行超前支护和注浆加固进行强化支护的理念,并对优化后的效果进行综合评估,得到理想优化效果。