喷射纤维混凝土在深井地下空间支护应用关键技术

为了解决深井地下空间支护困难,提出了将高韧性改性聚丙烯(粗)纤维与高弹模纤钢纤维混杂掺加到水泥基材料中形成复合水泥基材料,通过喷射工艺在围岩表面形成支护层与锚杆、锚索形成共同支护体的支护方案.试验发现:混杂聚丙烯(粗)纤维水泥基复合材料,适合深井巷道围岩的支护,其中聚丙烯(粗)纤维掺量为体积率0.4%,钢纤维掺量为体积率0.6%;用有限元软件模拟分析法FIAC确定纤维混凝土喷层厚度,可以节约喷层材料;在初喷支护45d后进行纤维混凝土二衬喷射施工,可以避开应力的高峰,使支撑的中心向岩体内部移动.通过矿压显现观测证明纤维混凝土喷层试验段围岩稳定性好于素混凝土试验段.

用于深井巷道的纤维增韧水泥基复合材料研究

为满足深井巷道支护结构高强高韧要求,改善素混凝土支护喷层脆性大、韧性差的问题,提出了用改性聚丙烯(粗)纤维掺加到水泥中形成水泥基复合材料来替代素混凝土喷层.通过对不同掺量改性聚丙烯(粗)纤维混凝土力学性能的试验研究,得到了优化配合比,与素混凝土相比,这种纤维混凝土的抗折强度、延性、弯曲韧性分别提高了0.22,8.1,9.9倍.经过3 a深井井下工业性试验,改性聚丙烯(粗)纤维混凝土试验段未出现开裂现象,而素混凝土在施工0.5 a后就出现了局部开裂和脱落现象.试验表明:改性聚丙烯(粗)纤维混凝土具有高韧性特点,用于深井巷道支护安全、可靠.

深部巷道围岩锚杆支护深度研究

锚固深度问题历来是地下工程,尤其是在设计支护和衬砌时最为关心的问题,因为它直接影响工程的安全和造价。但由于锚固支护深度涉及的影响因素相当复杂,在长期工程实践中,锚固支护深度的计算主要是采用经验方法和建立在连续介质力学范畴内的岩石力学理论,但是对于深部岩层中的地下硐室来说,会出现一些不同于浅部特征的新的科学现象,即观察到了深部巷道围岩出现了破裂区和不破裂区多次交替的现象。因此,较优的锚杆支护方式是采用长短结合的组合锚杆,长锚杆深入到压缩域部位,利用压缩域承载能力,并与浅层组合锚杆(短锚杆)加固的围岩连接在一起,形成抗变形能力很强的支护整体,大大提高围岩稳定性,从而完全杜绝了巷道垮冒现象发生。根据这些特征,结合传统的弹塑性理论,确定了锚杆的支护深度。

综放面端头放顶煤研究

为实现孔庄煤矿7431综放工作面上下端头放顶煤,提高端头回收率,防止工作面端头遗留煤的自燃,进行了端头放顶煤的试验和研究。进行了上下端头处支架适用性和端头顶煤运移规律的研究,提出了适用于孔庄煤矿7431综放面的端头支护方式、端头放煤工艺和顶煤放出的辅助措施。在保证支护质量的前提下,提高了端头煤炭的回收率,经济效益十分显著。

巷道快速掘进爆破技术

针对孔庄煤矿掘进巷道的地质条件及施工要求,结合光爆理论,设计了一套适合该矿区巷道快速施工方法,实效良好。

纤维混凝土用于深井大硐室支护的关键技术研究

深井巷道支护困难是采矿界公认的,因为深部围岩在高应力作用下呈现出了工程软岩非线性大变形特点,使深井大硐室支护因支护空间大支护更加困难,对安全生产威胁非常大。针对深井大硐室支护结构高强高韧的要求,提出了将高韧性改性聚丙烯(粗)纤维与高弹模钢纤维混杂掺加到水泥基材料中形成复合水泥基材料,通过喷射在围岩表面形成支护层与锚杆、锚索形成共同支护体的施工方案。结合孔庄煤矿深部大硐室施工的实例,对施工中遇到的纤维的选择、纤维掺量的确定、喷层厚度确定等关键技术进行了论述,为该技术的推广提供技术支持。

混杂纤维混凝土喷层在锚网喷支护中的研究应用

针对煤矿深井巷道支护结构要求高强高韧的特点,提出了将高韧性合成(粗)纤维与高弹模纤钢纤维混杂掺加到水泥基材料中形成复合水泥基材料,通过喷射工艺在围岩表面形成支护层与锚杆、锚索形成共同支护体的施工方案,结合孔庄煤矿深部巷道施工的实例,对施工中遇到的纤维的选择、纤维掺量的确定、喷层厚度确定、纤维掺加工艺等关键技术进行了论述,并给出了支护效果和经济效益分析,为该技术的推广提供借鉴。