复杂围岩环境下大断面巷道支护系统研究与实践

在高、低位复合顶板不同地质条件下及时调整锚杆(索)的支护参数是能否保证全煤巷道稳定的关键.采用离散元数值计算方法研究了大断面切眼在不同断面不同工况条件下的塑性区分布及位移,结果表明,在高位复合顶板条件下,加大锚索长度及预紧力是改善支护效果的重要手段;在低位复合顶板条件下,调整锚杆参数或变锚杆为短锚索是一种行之有效的方法.经过反复实践证明使用槽钢梁与锚索组合的支护效果明显优于钢带与锚索的组合,并将槽钢梁与顶板钢带垂直布置,与钢筋网组合使用,有利于实现载荷均匀化,可以明显改善巷道围岩环境.

深井高地压沿空巷道围岩变形机理与支护技术研究

分析了深井高地压沿空巷道的围岩变形机理,并以潘三煤矿两条沿空巷道典型试验为背景,采用数值计算方法确定了深井沿空巷道需留设的合理煤柱宽度为7～8m,进而提出了深井沿空巷道顶板及两帮应遵循的支护原则。现场工程试验结果表明,顶板以锚索桁架支护为主、锚杆支护为辅,两帮使用加长高强锚杆可以较好地解决深部矿井沿空巷道围岩大变形控制问题。

深井孤岛面巷道围岩变形压力转移支护技术研究

受深井高地压及复杂围岩应力环境影响,孤岛工作面巷道在掘进与回采期间变形严重,难以满足安全高效回采的要求。针对潘三矿1472(3)沿空巷道围岩控制技术难题,提出了顶板以锚索支护为主,锚杆支护为辅、巷帮锚索桁架为核心的巷道围岩变形压力深部转移支护技术。经现场实践表明,该支护技术能够有效控制巷道围岩变形,显著降低巷道维护成本。

高应力区巷道围岩加固与压力转移支护技术研究与实践

受断层构造应力及附近工作面采动集中应力影响,恒源煤矿二水平北翼总回风巷上部联巷处于复杂的应力环境中,属典型的高应力区巷道。在对采矿地质条件综合评价的基础上,提出了锚索支护的高强度与让压支护相结合、防止围岩压力泄卸的控制技术和围岩锚注综合控制技术,提高锚索锚固可靠性的支护技术与对策。

大倾角炮采工作面转综采切眼支护技术

以淮南矿区李嘴孜煤矿大倾角炮采工作面转综采切眼特殊施工条件为背景,采用理论分析、数值模拟和工业试验等手段,综合分析介绍了在大倾角、软底等不利条件下的锚梁网索和单体组合梁支护、局部加强支护等联合支护方法,揭示了切眼内围岩压力及顶板离层发展规律,成功解决了大倾角炮采工作面转综采切眼的支护技术难题。切眼可近似认为是为无煤柱沿空留巷和沿空掘巷的组合,是一种全新的沿空留(掘)巷的形式,也是对完全沿空巷道支护形式的一次成功尝试。

巷道支护效果各影响因素的数值模拟分析

应用离散元方法对不同顶板条件下个支护要素对巷道顶板稳定性的影响进行了模拟。指出巷道周边塑性区的出现是不可避免的,视巷道顶板条件及时调整或采用合适支护参数和支护密度在保证支护效果的同时,可显著降低支护成本。

预应力锚索锚固效果的试验分析研究

通过理论分析锚固段应力分布弹性解和数值模拟计算,表明预紧力、孔径、锚固剂弹性模量和岩石弹性模量等影响因子对锚固段受力影响程度和方面各不相同,例如预紧力和锚固剂弹性模量的影响程度大于其他因子;锚索孔径对其剪应力分布产生影响而对轴力无影响等。锚索轴力和剪应力分布均呈指数关系从锚固端向内逐渐递减,峰值点位于锚固起始端,而锚固段周边剪应力的分布是不均匀的,峰值位于锚固端约0.25m深度内。

深井沿空掘巷煤柱合理宽度的研究与实践

以淮南潘三矿现场工程地质条件为研究对象,采用理论计算与数值计算相结合的方法,设计深部沿空巷道合理煤柱的留设宽度为6～8m,并提出了合理的沿空掘巷锚梁网支护对策,确定了强化巷帮支护强度,顶板支护以锚索支护为主、锚杆支护为辅。现场实施结果表明,深部沿空巷道煤柱留设的宽度及采取的支护对策是合理的,能够有效控制巷道变形量。

大倾角煤层群开采岩移规律数值模拟及复杂性分析

采用数值计算软件FLAC3D对东峡煤矿大倾角煤层群走向长壁开采进行了数值计算,并结合现场监测进行了对比分析,总结了工作面开采围岩移动的规律性和复杂性.结果表明,在大倾角煤层群开采时,无论是围岩应力还是岩层运移都表现出与单一大倾角煤层不同的特征,变化现象趋于复杂,上层煤开采不仅影响了上覆岩层的运移规律,而且对下层煤产生了扰动,影响了下层煤开采,其主要表现为上层煤开采的卸载扰动和支架、采空区垮落体的加载扰动.研究结果为现场开采实践提供了科学依据.

深井高地压软岩巷道围岩压力转移支护技术研究

潘三矿-730^-960m暗副斜井埋深大,巷道围岩破碎软弱,巷道前掘后修现象突出,严重制约了矿井安全生产。在理论分析、数值计算的基础上提出了围岩压力转移支护技术"三原则",并研制了锚索组合支护构件——箱型梁。现场应用表明,锚索箱型梁大幅提高了锚索组合梁的强度和刚度,较好地解决了目前各类槽钢梁及T3钢带等存在的强度、刚度过低的问题,围岩压力转移支护技术能较好地控制深井高地压软岩巷道的围岩变形,在类似条件下具有良好的应用价值。

预应力锚索加固机理的数值模拟分析

采用FLAC3D对单锚和群锚两个方面分析了预应力锚索的加固机理,结果表明:预应力锚索张拉力在锚索垫板周边煤岩体中形成压应力集中区,在内锚头形成拉应力区,内部被压应力区覆盖,且表层压缩区范围和量值随锚固力的增加而增加;群锚时在一定间距时出现群锚的压缩加固带,随预应力的增大,围岩表面压应力提高,但衰减很快。

秦岭终南山高应力公路隧道及洞群稳定性分析

秦岭终南山公路隧道是目前世界第二长的公路隧道,其建设规模居世界第一。高应力,强岩爆倾向和复杂洞群结构是影响隧道2#竖井工程稳定性的主要因素,因此,对其施工过程的洞群围岩及空间结构力学演化特征进行研究,将为隧道及洞群优化设计提供科学的定量化依据和施工安全保障体系。本文利用岩石力学综合测试和数值模拟手段对隧道及洞群结构受力特征进行了分析,结果表明,混合片麻岩在高应力作用下具有瞬间发生脆性破坏的特点,洞群围岩在高应力区域具有岩爆倾向;同时,洞群开挖后空间力学特征复杂,施工时相互影响作用明显,特别是四连拱段拱脚高应力集中区域以及风道跨越主隧道段洞群之间低应力结构等将对整个洞群稳定性造成影响,为整个竖井工程施工中的关键部位。