跨断层切顶卸压自成巷顶板变形机理及控制技术研究

针对跨断层切顶卸压自成巷顶板变形大不易支护的问题,以棋盘井煤矿东区11101工作面运输巷为工程背景,探究跨断层切顶卸压自成巷顶板变形机理,研究“切顶卸压+恒阻锚索”支护对跨断层切顶卸压自成巷顶板变形的控制效果。建立力学分析模型研究断层及切顶卸压自成巷顶板各相关参数对巷道直接顶应力的影响,将切顶卸压自成巷顶板变形过程划分为4个阶段,研究巷道顶板各阶段及总垂直位移量计算方法并给出计算公式,并将相关参数代入公式求解跨断层切顶卸压自成巷顶板垂直位移量;利用3DEC数值模拟软件建立跨断层切顶卸压自成巷数值计算模型,研究断层附近巷道顶板应力应变演化规律及恒阻锚索控制效果,研究结果表明:数值模拟上下盘巷道顶板变形数据与理论分析所得数据结果误差分别为1.14%、4.04%;恒阻锚索能够有效减小巷道顶板变形,与未使用恒阻锚索模型相比,上盘巷道切缝侧顶板垂直位移量减小至16.8%,下盘巷道切缝侧顶板垂直位移量减小至50.7%;上下盘巷道顶板在工作面回采过巷道测点断面过程中出现不同程度的应力集中,其中上盘巷道顶板的垂直应力集中值大于下盘巷道,分别为5.72 MPa和4.48 MPa;恒阻锚索通过减缓断层附近巷道顶板变形速率,待巷旁碎石帮充填完成后与碎石帮共同对巷道顶板变形进行控制;将11101工作面运输巷围岩位移监测数据与理论模型计算结果相比较,误差均在10%以内,证明“切顶卸压+恒阻锚索”支护方式对跨断层巷道顶板变形具有良好的控制效果。

预应力锚杆现场耐蚀性能变化特征研究

预应力锚杆长期在密闭的岩土环境中服役,其现场耐蚀性能变化特征的研究一直以来都是岩土工程领域的一个难题。锚杆服役环境的复杂性和特殊性,导致预应力锚杆耐久性研究大部分局限于室内模拟腐蚀实验,锚杆现场腐蚀数据稀少。以某煤矿服役的现场锚杆作为研究对象,对其单位失重和截面损失进行测试分析,得出如下结论:不同服役年限的锚杆,随着锚杆服役年限的增加腐蚀程度也逐年增加;同一根锚杆暴露在空气中的锚头部分相对于处在岩体封闭空间的其他部位腐蚀速度快,腐蚀程度呈现如下规律:锚头>自由段>锚固段。

恒阻大变形锚索支护系统及其工程应用

恒阻大变形锚索通过恒阻体的滑移运动实现恒定的工作阻力和适应围岩大变形,对恒阻体和套筒受力分析揭示了其恒阻的机理,并建立恒阻大变形锚索支护系统的本构方程,应用于恒源煤矿Ⅱ632工作面机巷切顶卸压沿空留巷支护中。留巷过程中的监测数据表明:恒阻大变形锚索允许支护系统的变形量最大为548mm,经历了超前采动影响和周期来压影响后仍能保持恒定的工作阻力,平均值为328.4k N。顶板平均下沉371.7mm,期间恒阻大变形锚索通过自身的结构变形吸能让压,保持了巷道顶板的整体稳定,而普通锚索则因变形超限被拉断。

深部软岩井底车场巷道变形破坏机理及耦合控制对策研究

鹤岗矿区兴安矿是我国典型的软岩矿井,随着开采深度的增加,井底车场巷道变形破坏严重,重车线顶板冒落高度达8.6 m,经多次返修仍未稳定,造成极大安全隐患。通过室内试验、现场测试和数值模拟计算等方法分析了典型巷道的变形破坏特征,总结了高冒区变形破坏机理和主控因素,提出基于施工过程优化的上下双硐室稳定性控制对策。现场应用效果良好,为大变形软岩巷道的支护提供了方法。