基于锚索剪应力分布规律的新型高强锚索束应用研究

根据弹性理论,利用Kelvin问题推导了预应力锚索锚固剂与孔壁围岩之间剪应力分布的数学解析式,揭示了剪应力分布规律:在弹性条件下剪应力分布范围较小,主要分布在锚固段沿轴向0~1.0 m,且在0.10~0.25 m内迅速增大到极值,之后沿轴向缓慢减小趋近于0。根据剪应力非均匀分布的特殊规律,通过理论计算与现场试验,研发了适用于煤矿深井复杂条件的矿用新型高强锚索束结构,计算并确定了锚固段的合理长度,给出了锚索束施工过程,在芦岭煤矿Ⅱ82运输上山修复工程中得到了成功应用,实现了围岩变形的稳定控制。

物探法结合钻孔窥视在岩体结构探测中的应用

岩体结构的探测方法主要有直接观察法、物探法和钻孔观察法,由于岩体结构本身较为复杂,单靠某一种探测方法往往难以准确测定。采用探地雷达结合钻孔窥视的方法联合测定岩体的结构及破坏情况,发挥了探地雷达探测结果与钻孔窥视的优势互补作用,不仅解决了探地雷达探测深度浅的问题,而且克服了钻孔窥视观测岩体结构时空间断的缺点,能够为巷道围岩支护设计提供可靠的依据。

渗水泥化巷道失稳机理与安全控制对策

通过现场调研、实验室试验、数值计算与工业性试验相结合的研究方法,总结了渗水泥化巷道失稳过程及引起其变化的关键因素,分析了天然泥岩矿物组分及其泥化微观过程,模拟了泥化围岩对巷道的破坏结果。结果表明:泥岩各方面性能主要取决于以蒙脱石为主的黏土矿物,并随着黏土矿物尤其蒙脱石水化过程,泥岩微观结构逐步遭到破坏,导致泥岩黏聚力降低,从而出现泥化流变现象,在宏观上引起泥质围岩巷道失稳垮落。最后提出了疏水泄压、强化围岩及构建高强度支护体系的三项安全控制对策,有效解决了泥化巷道失稳问题。

应力损伤渗流耦合作用下巷道失稳及控制

应力损伤-渗流耦合作用下巷道变形破坏严重,为解决此类条件下支护困难的问题,根据朱仙庄煤矿Ⅱ水平第二部胶带机大巷的水文地质资料及初始支护方案,采用理论分析、数值模拟和现场观测方法研究了应力损伤-渗流耦合作用下巷道变形破坏的机理,巷道失稳本质上是渗流场、应力场、损伤场三者相互耦合的结果,而渗流水对围岩的侵蚀是巷道变形破坏的关键因素,最后提出了疏水降压、深浅孔预注浆、锚网喷、反底拱、中空注浆锚索、严重区域强韧封层加固的综合支护技术。