连续不规则应力集中区厚层复合顶板锚网支护技术研究

以顾桥矿1214(3)运顺为研究对象,分析巷道顶板岩性、各段不同应力分布环境、断面大及单轨吊运输起吊设备重近30 t等难点,根据掘后有效支护的原则,通过采用顶板锚杆全长锚固技术和锚索采用横向梯级组合支护,配合关键部位走向加固锚索和预应力锚索束强化等综合控制方案,实现了连续不规则应力集中区厚层复合顶板安全掘进,巷道围岩控制较好,工业性试验成功。

高强度等级中空锚索与线性锚索束协同支护技术

中空注浆锚索由于其特殊的中空结构,导致极限承载能力较常用实心锚索降低了30%以上,难以满足深部复杂应力环境巷道的支护要求。研究开发了2060MPa高强度等级中空注浆锚索,经实验室和现场实测,其极限承载能力达到了660kN以上,并指出了其拉力分散型的力学本质。为避免巷道顶板岩层水平移动导致的锚索剪切破坏,提出了高强度等级中空注浆锚索与线性锚索束协同支护技术,阐释了两种支护结构协同支护作用机制。选择顾桥矿1127(1)运输巷巷修工程为背景,开展了高强度等级中空注浆锚索与线性锚索束协同支护技术的现场试验,应用结果表明,该技术能够有效控制深部高地压巷道的围岩大变形,是一种行之有效的巷道加固方式。

复合顶板锚梁网支护沿空掘巷围岩的变形特征及其控制技术

通过对准南矿区复合顶板锚梁网支护沿空掘巷围岩变形特征分析,特别是针对回采期间巷道围岩变形这一特点进行重点研究,提出了复合顶板沿空掘巷围岩控制综合治理技术,包括合理确定煤柱宽度、改善梁网支护结构等,并成功地应用于工程实践。

近距离煤层下采上掘动压影响巷道支护技术研究

为解决潘一矿东区1262(3)工作面两巷掘进期间受其下方正在回采的1242(1)工作面采动影响的巷道支护难题,根据潘一矿1262(3)工作面的工程地质条件,分析动压巷道支护的影响因素和支护对策,并提出一种联合分步支护方案。工程实践表明,该方案有效地控制了巷道围岩变形,取得了良好的支护效果。

上区段覆岩未稳定沿空掘巷围岩控制综合技术研究

为了实现上区段覆岩未稳定沿空掘巷围岩控制,基于沿空掘巷煤柱力学环境的影响因素分析,以顾北矿1342(1)孤岛面回风巷道为工程背景,提出了一种以预加固煤柱为基础的围岩综合控制技术。通过数值模拟及现场工程实践,研究了围岩综合控制技术的支护效果。结果表明:在上区段覆岩未稳定情况下,沿空掘巷采用以预加固煤柱为基础的围岩综合控制技术,不仅可以提高煤柱的承载能力,保持煤柱的稳定,而且巷道围岩变形量明显降低,支护效果明显改善。

全长螺纹锚杆及大直径注浆锚索在回采巷道中的应用

针对谢桥矿13316工作面回风巷道地质特点及支护技术难点,提出了13316回风巷道支护对策,研究了在回风巷道实施全长螺纹锚杆、大直径注浆锚索、久米纳树脂加固材料的综合支护,实践表明综合支护方案的采用减少了单位面积的锚杆、锚索数量,支护密度大大降低,提高了巷道掘进速度。

回采工作面上覆岩层移动时空规律相似模拟分析研究

为研究回采工作面上覆岩层移动的时空规律,指导回采工作面上方动压巷道的支护设计,基于朱庄矿二水平南大巷工程地质条件,采用实验室相似模拟实验,运用回归分析和巷道群拓展分析的方法,对回采工作面上覆岩层移动时空规律进行了定性及定量分析,系统总结了工作面的来压规律、采空区顶板岩体离层规律以及巷道稳定与工作面回采过程空间关系、巷道稳定与工作面回采过程时间关系,对回采煤柱工作面上覆岩层巷道的层位布置和支护方式选择提供了科学而有效的理论支持。

巷道过富水断层异常带围岩综合控制技术研究

为了解决过富水断层异常带巷道支护技术难题,以顾北矿过F104富水断层异常带的南翼11-2煤层回风巷为工程背景,通过对工程地质条件的综合分析,提出了以超前高压预注浆固结体置换断层破碎带内泥化岩体为基础,以U36重型U型钢为基本支护,关键部位锚索强化、掘后高压立体注浆加固等相结合的围岩综合控制技术,通过数值模拟及现场工程实践,研究了围岩综合控制技术的支护效果,结果表明,采用该技术过富水断层异常带,不仅可以保证巷道的安全掘进,而且掘后巷道围岩变形也得到了有效控制。

深井沿空掘巷煤柱合理宽度确定及支护参数优化

为了解决顾桥煤矿深部巷道小煤柱沿空掘巷的支护难题,根据顾桥煤矿1121(1)综采面回风巷的工程地质条件,采用数值模拟方法对5,8及10m三种不同宽度煤柱条件下的围岩应力分布规律进行了模拟研究。结果表明:在相同的地质及采矿条件下,8m煤柱的应力峰值最小、5m煤柱的应力峰值最大,说明该巷道合理的煤柱宽度应为8m。同时对该巷道锚索网支护进行了设计,巷道支护实践及矿压观测结果表明,1121(1)综采面回风巷采用所确定的合理煤柱宽度及锚索网支护参数,有利于保持煤柱及巷道围岩的稳定。

基于FLAC^3D横观各向同性模型的煤矿井田初始地应力场反演方法

大多数初始地应力场的反演均将对象岩体简化为各向同性弹性体,但是对于具有层状构造、倾角多变、力学性质方向差异较大的含煤地层,这样简化就会导致反演结果误差很大,同时这种多层交互岩体在计算建模、参数取值等过程中也存在难度。为了提高具有复杂地质条件的煤系地层初始地应力场反演精度,提出了基于FLAC^3D横观各向同性弹性模型和各向同性弹性模型相结合的地应力反演方法。同时为解决多层交互、倾角多变等煤系地层的计算建模、参数选取等问题,根据岩层交互规律、岩性特征,通过对复杂地层进行地质概化,建立与实际岩层基本一致的计算模型,进行数值试验,得到了用于数值计算的多层岩体等效力学参数。根据数值试验结果,建立了局部区域的横观各向同性弹性模型和各向同性弹性模型相结合的计算模型,利用偏最小二乘回归方法拟合地应力场并将地应力场精确加载至计算模型并实现力的平衡,最终完成初始地应力场的加载。结果表明,采用建立数值模型来计算各层岩体的等效力学参数的方法优化了建模过程,提高了数值计算效率。对比两种方法反演结果,采用横观各向同性模型进行计算更能体现具有层状构造的煤系地层力学性质的方向差异性,能有效提高局部区域的地应力拟合精度,其地应力反演结果更符合实测值。

工作面超前预掘巷注浆加固过断层组技术

针对断层影响带内煤岩体破碎,承载能力差,工作面回采期间易出现煤壁片帮、顶板漏冒等问题,以张集矿1613A大采高工作面过F1613A78大落差断层组为工程背景,提出工作面内沿F1613A78断层下盘预掘措施巷超前注浆加固过断层方案,通过提前揭露断层,掌握断层面煤岩体结构具体情况,针对性采用锚索束强化断层面下盘顶板支护、锚索及注浆加固巷帮断层面下盘煤顶、措施巷内木垛联合工字钢及锚索形成组合整体接顶充填三个关键技术,保障工作面安全顺利通过断层。

预应力全长复合锚固及锚注一体化综合支护技术及工程应用

在淮南矿区深部巷道现状分析的基础上,提出了预应力全长复合锚固及锚注一体化综合支护技术,并指出了其拉力分散型的力学本质,在控制围岩切向、径向变形方面,全长锚固显著优于端部锚固。顾北矿支护型式对比试验结果表明,采用本技术能够同步实现预紧及时支护、全长锚固和注浆三位一体多重功能,在围岩控制效果、掘进速度及支护成本方面具有显著优势,是解决淮南矿区深部及复杂应力环境巷道支护的有效途径。

管棚钢拱架锚索联合支护在大落差断层组中的应用

以顾北矿南翼(11-2)煤层回风巷过F104断层异常带巷道为工程背景,介绍了断层区域岩石裂隙发育,局部富水性较强,岩层软化膨胀变形、泥化程度高等支护特点,在掘前超前加固及掘后有效支护、充分利用和发挥围岩的自承载能力的基础上,用理论分析、数值模拟和现场试验相结合的综合研究方法,系统研究了顾北矿F104断层异常地质构造带巷道安全掘进与加固技术,结果说明了围岩经过注浆加固后裂隙得到充填,巷道围岩没有出现新的裂隙及离层现象,顺利通过断层构造带,取得工业性试验成功。

全长锚固技术在深井软岩巷道中的应用

以顾北矿南翼6煤底板轨道大巷为全锚固试验巷道,在查阅大量相关文献的基础上,采用理论分析、数值模拟和现场试验相结合的综合研究方法,结合南翼6煤底板轨道大巷的实际情况,提出并成功实施了中空注浆锚杆、中空注浆锚索、矿用充填加固注射砂浆实现全长锚固注浆快速加固技术,替代了传统的采用重U型棚加固围岩工序,降低了工人的劳动强度,加快了巷道施工进度,并且安全高效、成本低廉、操作方便,取得了工业性试验成功。

工作面断层带静动压分步耦合预注浆加固技术研究

为解决煤矿工作面在推采过程中遇到具有复杂原岩应力环境及受采动活化影响的断层带时,面临顶板与煤壁支护困难,停采停面加固破碎围岩开采效率低,开采成本高与安全性差等系列问题,采用UDEC数值模拟方法建立了工作面断层活化模型,分析了断层构造带区域原岩应力分布特点,工作面开采过程中断层活化过程及期间岩体裂隙发育演化规律,提出了从被动过断层到超前工作面预注浆加固断层构造带的断层治理思路,确定了静、动压2阶段分步预注浆的合理有效距离为超前工作面300~400 m和30~50 m。通过对断层构造带平行与扇形注浆孔的分级递进式布置、高压注浆设备的计算选型与泵效校检、“两堵一注+排气管”耐高压(15~20 MPa)定位封孔方式的设计与强度验算,形成了帷幕注浆(0~10 m孔)、浅孔注浆(10~30 m孔)、中深孔注浆(30~80 m孔)和预留深孔注浆(80~130 m孔)相结合的静动压分步耦合预注浆断层带加固关键技术,实现了注浆压力5~15 MPa、注浆流量0~6 m^(3)/h、注浆范围0~150 m的远距离高压注浆,达到了超前工作面30~400 m预注浆加固断层破碎带煤岩体的目的。该技术在淮南矿区成功推广应用,工作面过断层期间无片帮、顶板无冒落,支架工作状态稳定,工作面巷道支护状况良好;工作面推进速度6 m/d左右,效率提高1~2倍,实现了工作面过断层不停面连续化高效回采。

预应力锚注技术在深井高应力巷道修复中的应用

针对顾桥矿高地应力条件下13-1底板轨道大巷围岩松软破碎持续变形的问题,在现场勘察的基础上,分析其破坏特征及围岩内部结构,提出采用一套以锚杆锚索主动支护为基础的预应力锚注加固技术进行巷道修复。工程实践表明,该套巷道修复技术有效地控制了巷道围岩的变形,取得了良好的支护效果。

小孔径预应力锚索内锚力增强技术研究

为解决目前深井高应力及复杂环境下巷道存在的小孔径预应力锚索内锚强度低、锚固可靠性差的问题,采用现场调研、实验室仿真试验方法,分析总结了常规预应力锚索可能的失效原因,指出锚索索体光滑是导致锚索内锚可靠性较低的重要原因之一,基于上述研究提出了一种内锚力增强技术即叶片式锚索锚固结构。实验室仿真试验及现场工程应用结果表明:叶片式锚索能够有效避免钢绞线穿过锚固剂而发生的假性锚固;能够将树脂锚固剂聚酯薄膜包装袋充分搅碎,并将固化剂与胶泥充分混合均匀,对提高锚索内锚强度、锚固可靠性及控制高应力、深部复杂巷道围岩变形效果显著。

富水弱胶结顶板巷道支护优化设计研究

为了解决西部煤矿富水弱胶结顶板巷道支护优化设计的问题,通过对西部煤矿富水弱胶结顶板取芯岩石试件试验研究,得出其岩石试件在浸水24h后即达到浸水饱和状态,在垂向上易发生膨胀变形离层,且单轴抗压强度较常态下降低了18.9%。根据试验结果及现场实际地质情况,提出了断面优化、顶板支护锚固力增强优化技术、巷道的梯度锚固优化技术这三种针对性的巷道支护优化设计。现场观测结果表明:在经过巷道支护优化后,巷道掘进期间顶板浅深部离层绝大多数都在0~10mm内分布,巷道围岩锚杆(索)增幅载荷大部分在11~30kN分布,均在锚杆及锚索的承载能力范围内,巷道掘巷期间矿压显现不明显。实现了巷道掘进安全支护,同时为西部煤矿富水弱胶结顶板巷道支护进行了优化支护实践论证。

基于布隆过滤器所有权证明的高效安全可去重云存储方案

可去重云存储系统中一般采用收敛加密算法,通过计算数据的哈希值作为其加密密钥,使得重复的数据加密后得到相同的密文,可实现对重复数据的删除;然后通过所有权证明(Po W),验证用户数据的真实性来保障数据安全。针对可去重云存储系统中所有权证明时间开销过高导致整个系统性能下降问题,提出了一种基于布隆过滤器进行所有权证明的高效安全方法,实现用户计算哈希值与初始化值的快速验证。最后,提出一种支持细粒度重复数据删除的BF方案,当文件级数据存在重复时进行所有权证明,否则只需要进行局部的文件块级数据重复检测。通过仿真对比实验,结果表明所提BF方案空间开销低于经典Baseline方案,同时时间开销低于经典Baseline方案,在数据文件越大的情况下性能优势更加明显。

超长钻孔超前预注浆在回风大巷掘进过大落差断层组中的应用

以顾北矿断层异常带区域南翼回风大巷为研究对象,根据掘前超前加固、掘后有效支护的原则,通过长钻孔超前预注浆实现水泥浆充填围岩裂隙,再配合以超前锚杆掩护巷道掘进,以36U型钢为基本支护,并在关键部位采用预应力锚杆锚索强化、全断面喷浆封闭、浅孔低压注浆充填、滞后深孔高压注浆加固等综合控制方案,实现了通过超长钻孔超前预注浆加固可以一次性穿过断层构造带区域。