深部巷道钢管混凝土支架与锚杆-索耦合支护技术的理论分析与数值模拟研究

在深部巷道中使用的钢管混凝土支架与锚杆-索的耦合支护技术经常失效,导致巷道失稳。其中,增加锚杆-索的长度是一种现场常用的返修方式,但比较浪费支护材料。本文提出通过改变锚杆-索的预紧力来改善钢管混凝土支架的受力状态。首先,总结了钢管混凝土支架常见的破坏模式,并利用弹性中心法获得了钢管混凝土支架与锚索耦合支护情况下的钢管混凝土支架的内力;结果表明,施加锚索可以减小钢管混凝土支架的内力,保证其高承载力。然后,建立了钢管混凝土支架与锚杆-索在不同侧压力系数和不同耦合支护条件下的数值计算模型;进一步研究了不同侧压、不同支护方案以及在不同角度范围内增加锚杆-索预紧力下巷道围岩与支护体的应力和位移演化规律。结果表明,当锚杆和锚索预紧力分别为60和100 kN时,钢管混凝土支架与锚杆-索的耦合支护效果可以达到最佳,且最佳锚杆-索预紧力增加角度范围为15°~45°。最终将钢管混凝土支架与锚杆-索的耦合支护技术进行了现场应用,有效控制了深部巷道大变形,对深部巷道的支护方案设计具有一定的指导意义。

夹河矿深部煤巷围岩稳定性控制技术研究

为解决夹河矿深部开采时煤巷出现的围岩变形量大、支护体破坏严重等非线性大变形问题,采用现场工程调查、微观组构实验等手段,分析了巷道围岩破坏失稳主要是由于支护体与围岩在力学特性上的不耦合造成的。研究采用耦合支护非线性设计方法,得到锚网索耦合支护参数。现场试验表明,采用该设计方法进行锚网索耦合支护既能充分发挥锚网主动支护浅部围岩的能力,又能通过锚索调动深部围岩强度的支护能力,从而实现软岩巷道支护体与围岩在强度、刚度和结构上的耦合,发挥支护体与围岩共同承担荷载的作用,实现深部煤巷的稳定性.

深部高应力软岩巷道“三锚”耦合支护技术

为解决煤矿深部高应力软岩巷道变形破坏的问题,采用理论分析及现场观测的手段,提出了"三锚"耦合支护技术,通过对巷道围岩浅深孔注浆及巷道支护参数优化,使围岩成为承载的主体,在锚固区内形成刚度较大的预应力承载结构,阻止锚固区外岩层产生离层。结果表明:采用"三锚"耦合支护技术后巷道移近量减小了80%左右,底鼓量减小了65%左右,顶板几乎未发生离层,有效地控制了深部软岩巷道变形。

大跨度全煤巷道锚网索动态耦合支护技术研究

文章以石炭井二矿21053工作面开切眼施工为背景,基于动态耦合设计思路,通过地质力学评估及FLAC^(3D)软件数值模拟的方法,优化比选支护设计参数,提出了适合大跨度矩形巷道的锚网索支护技术。经过工程实践验证,在切眼的掘进过程中,该支护体系有效控制了围岩的变形和破坏,巷道两帮和顶板位移量仅为147mm和86mm。锚杆载荷最大值为21kN,锚索受力为其破断力的50%左右,均具有较高的强度储备,满足了综放工作面的生产需要,为此类大跨度巷道施工提供了参考。

深部大断面煤巷支护失效分析及控制对策

为解决深部大断面煤巷高应力、支护体易失效问题,对锚网索时空耦合支护进行数值模拟与工程应用研究。以东滩煤矿1306运输巷为背景,通过现场矿压监测,发现支护体与围岩在强度、刚度、结构上耦合效果差是造成支护失效的主要原因。结合支护失效机制,提出及时支护和滞后支护的锚网索耦合支护方式,及时支护采用锚杆高强度高预紧力柔性支护,滞后支护采用锚索高强度高预紧力刚性支护,确定了锚索滞后支护距离为30 m。现场监测发现锚网索耦合支护不仅能够提高支护质量,还能将围岩变形量控制在允许范围内,保证围岩稳定。

禾二矿大变形软岩巷道耦合支护技术研究

禾草沟二号煤矿主采煤层为3#煤层,巷道围岩破碎,围岩层状节理裂隙发育,顶、底板皆为粉砂质泥岩。禾二矿在大变形软岩巷道支护中仍采用传统巷道支护方法,对禾二矿的安全生产及接续构成了威胁。以实验室实验、理论分析及现场工业试验为基础,采用大变形软岩巷道耦合支护技术,取得良好效果。

深部软岩巷道锚网索耦合支护优化设计研究

利用数值模拟技术,模拟并分析了锚网喷、锚索耦合支护机理,并以鹤壁某矿为工程背景,确定了深部高应力条件下合理的锚网喷+锚索耦合支护结构,并设计优化了支护参数及施工过程工程实践表明该方案可充分发挥围岩的自承能力,有效控制巷道变形,支护效果明显。

巷道锚杆—锚索耦合支护参数研究

根据某工作面实际工程概况,分析了巷道锚杆—锚索耦合支护参数,设计了3种支护参数,模拟分析了巷道回采和掘进期间围岩变形特征,得到了最佳支护形式,然后采用数值模拟软件,分析巷道支护参数合理性,主要分析了锚杆预紧力、锚索长度、顶板锚杆数量等。研究为相似条件下巷道支护提供指导。

深部软岩应力集中带高强耦合支护技术研究与应用

针对深部应力集中带软岩巷道变形破坏严重,传统联合支护技术难以控制问题,结合鹤煤八矿-655 m水平南大巷返修工程实践,通过理论分析及现场观测的手段,提出设计了锚网梁索与注浆锚索高强耦合支护技术并进行了现场应用,得出锚网梁索与注浆锚索是具有锚网喷支护与注浆加固共同作用的一种耦合主动支护方式,可以改变围岩力学参数,提高围岩强度。工程实践表明:该支护方案可显著提高围岩的强度和承载能力,有效地控制了深部软岩巷道变形,支护效果明显。

U型钢+锚网索喷联合支护在巷道揭煤中的应用

井巷揭煤过程中围岩松散破碎、支护困难,是矿井自然灾害多发区。本文基于U型钢+锚网索喷联合支护机理,针对某矿23采区皮带下山的实际条件,确定巷道揭煤前近煤岩巷及揭煤期间托顶煤段采用"U型钢支架+锚网索+喷浆"联合支护技术,并探讨了巷道支护参数及施工工艺,现场应用效果良好,具有较好的安全技术和经济效益。研究成果可为类似条件下的巷道支护提供借鉴和指导。

深井软岩巷道U型钢+锚网索+喷浆联合支护技术研究

针对某矿23采区皮带下山围岩软弱破碎、支护困难的问题,分析表明:围岩性质差、埋深大及支护体与围岩不耦合是巷道破坏的主要因素;U型钢+锚网索喷联合支护能够实现不同支护方式优势互补,使支护体与围岩构成统一的承载体,确保巷道的稳定;巷道采用"36U型钢支架+锚网索+喷浆"联合支护技术,现场效果良好。研究成果为类似条件下的巷道支护提供借鉴和指导。

煤矿锚杆(索)支护参数设计及效果监测

针对工作面巷道支护效果不佳或者支护过度导致支护成本高的问题,以某煤矿3号煤层工作面为研究对象,在分析其顶底板、煤层特点情况的基础上,分析了锚杆(索)联合支护的机理,并搭建模型验证所设计支护参数下的顶底板变形及应力情况,经试验应用发现锚杆(索)联合支护能够起到恰当的支护效果。

高应力软岩隧道预应力锚索支护的设计研究

对高应力软岩隧道预应力锚索支护设计进行研究,结合工程实例,通过三维有限元软件FLAC3D,对锚杆锚索联合支护的作用原理、设计参数及支护效果进行了分析,结果表明:锚杆锚索联合支护主要通过控制垂直位移、水平位移、垂直应力、压应力、拉应力和岩体的屈服特征来解决高应力软岩隧道的支护问题,相比于传统的支护方式更加有效。

大断面切眼支护技术实践

针对耿村煤矿12170工作面的地质条件及开采技术,提出了大断面综放切眼支护采用锚网索加钢带梁耦合支护配合单体柱的联合支护方式;通过对支护参数的合理选取,同时对巷道离层和锚杆受力的检测,有效地控制了大断面切眼顶板及两帮的变形问题。

耦合让压支护技术在动压影响巷道中的应用

为控制受动压影响的掘进巷道围岩变形及锚杆破断情况,分析巷道的破坏形式为典型的留煤柱沿空掘巷巷道破坏现象。经计算,选取耦合让压应力显示锚杆,规格为20 mm×2 500mm;顶锚杆排间距1 000 mm×920 mm;帮锚杆排间距1 000 mm×1 000 mm,采用新支护技术后,顶板与两帮最大移近量分别为50、90 mm,巷道围岩变形得到有效控制。