矿山法隧道初期支护中栓钉型钢与喷射混凝土界面黏结滑移本构模型与试验研究

[目的]为探明矿山法隧道初期支护中栓钉型钢与喷射混凝土界面黏结滑移本构关系。[方法]以栓钉长度、直径和布置形式为变化参数,设置4组不同工况,进行腹板带栓钉的型钢-喷射混凝土短柱推出试验,分析其破坏模式、荷载-滑移特性和承载力等。[结果及结论]栓钉试件的破坏模式受栓钉数量和强度影响,分为拉裂破坏和胀裂破坏两类;典型的平均黏结强度-相对滑移曲线可分为无滑移段、曲线上升段、曲线下降段和水平残余段;室内试验证明栓钉直径和布置形式是影响承载能力的主要因素;根据受力机制建立带栓钉的型钢与喷射混凝土界面的黏结滑移本构模型,并经室内试验和数值模拟双重验证,表明提出的黏结滑移本构模型精度较高。研究结果可为矿山法隧道型钢与喷射混凝土支护结构设计提供理论支持。

深部软岩巷道耦合支护优化设计及应用

针对旗山矿-1000m水平北翼轨道联络大巷的具体工程地质条件,分析了巷道变形、破坏状况及其原因,提出了该巷道工程支护备选方案。在此基础上,对几种备选方案用数值模拟进行了优化选择和耦合设计,提出了锚喷网索+底角锚杆+注浆的支护方案。现场施工监测结果表明,该设计方案可有效控制该类巷道围岩的稳定。

金川镍矿不良岩层巷道变形与支护研究

金川镍矿是我国最大的地下有色金属矿山,该矿具有地应力高、围岩破碎的特点,巷道支护是金川镍矿面临的一个严峻的问题。介绍了金川镍矿围岩的工程地质分类、地应力的分布规律和不良岩层围岩的基本特征,总结了金川镍矿不良岩层巷道的变形破坏规律,评价了过去该矿所用的各种巷道支护方式,并介绍了金川镍矿不良岩层巷道支护的新方法:采用强力喷锚网支护作为一次支护,尽快的提供支撑抗力,有效的阻止围岩松散,并在有制约的条件下,容许围岩变形缓慢发展,使围岩应力得到一定释放。二次支护采用锚注式支护方式,使浆液注入岩体裂隙,配合喷锚支护,可以形成多层组合拱结构,扩大了支护结构的有效承载范围,改变了围岩的松散结构,提高了支护结构的整体性和承载能力。在局部围岩不稳固地段,采取喷锚网支护、网钢构架支护、U型钢拱架支护及现浇钢筋混凝土支护等措施,进一步提高支护强度,避免巷道的变形破坏。目前,这一新的支护方法已经在金川镍矿逐步推广应用。

厚煤层大断面巷道锚网索喷支护技术研究与应用

针对王家岭煤矿大断面回风大巷（6.5m×5.25m）的特点,采用理论分析和数值计算的方法确定了巷道顶板锚杆、锚索间排距分别为900mm×900mm和1600mm×1800mm的支护参数;对巷道围岩变形的监测结果表明：距掘进工作面0-55m范围内顶底板移近量最大为117mm,两帮移近量最大为105mm;55-100m范围内顶底板移近量不超过5mm,两帮移近量不超过4mm;100m以外,巷道变形量基本不再增加;较好地控制了巷道围岩变形。

济宁二矿深部回采巷道锚网索耦合支护技术

通过对济宁二矿现场实际工程地质条件调查与分析,研究了深部回采巷道的变形破坏机理。深部巷道由于地应力大、地质构造复杂、膨胀性围岩、支护体与围岩不耦合造成巷道出现非线性大变形力学现象。对回采巷道断面、支护参数以及施工过程分别进行了优化设计,确定了合理的支护方案。用数值模拟对新支护方案进行了分析,巷道变形量明显减少。新方案在现场实施后,支护效果良好。

地下矿山大型机械化高效喷锚支护技术应用研究

通过对喷锚支护机理进行分析，得出喷锚支护失效的主要原因在于喷锚支护的刚度和极限变形量与围岩不匹配。针对矿区岩体松散破碎的特点及当前锚网支护方式存在的问题，开展了一系列机械化湿喷混凝土与树脂锚杆联合支护的工业性试验研究。首先，完成了聚丙烯纤维混凝土合理配比及抗压、抗拉等指标的试验，并确定了主斜坡道最佳喷层厚度为68～90mm。其次，通过引进φ25mm×2400mm树脂锚杆，采用全长锚固方式，逐步替代管缝式锚杆。实现了Boomer282双臂凿岩台车的机械化锚杆安装。两种支护方式的技术经济对比分析表明，湿喷混凝土与树脂锚杆相结合的支护形式每米支护成本相对较低、工程质量更可靠，尤其适用于松散破碎岩层中的巷道掘进支护。

锚网喷联合支护大断面硐室围岩稳定性分析

以鸣山煤矿北翼副暗斜井绞车房为例,运用塑性区理论和FLAC3D数值模拟软件计算分析了大断面硐室围岩的稳定性,进行了大断面硐室锚网喷联合支护初始方案设计,并通过后期现场观测,说明锚网喷联合支护效果良好,能够保证硐室围岩的长期安全稳定。

深部高应力巷道围岩力学特征及稳定性控制技术

针对九龙煤矿-890m进风行人大巷复杂的工程地质情况,巷道断面较大且高应力作用显著,现已发生严重变形破坏。通过FLAC3D数值模拟对巷道围岩的力学特征进行定量分析,获得深部高应力巷道应力、应变演化特征,结合巷道周边围岩的成分分析、力学实验结果,基于FLAC3D对比优化深部高应力巷道联合支护方案,探究支护结构、支护参数的可靠性,提出以锚杆、锚索为核心的锚网索喷联合支护方案。在巷道开挖后进行矿压观测,进一步验证支护方案以及数值模拟结果的合理性,并实时监测围岩的变化特征。工程实践表明,在深部高应力巷道中采用锚网索喷联合支护,巷道的整体性与稳定性得到有效改善,围岩受力更趋稳定,变形得到有力控制,为煤矿的安全高效生产提供了技术支持。

大断面硐室开挖支护与围岩稳定性分析

运用有限差分数值计算软件(FLAC),模拟分析了阳泉三矿芦南分区胶带驱动机硐室在分步开挖过程中围岩的稳定性。研究结果表明:以长锚索为主要支护手段的锚网喷支护形式,能保证硐室在使用过程中的安全稳定,初步设计的支护参数,从整体上能够满足硐室的变形使用要求;硐室的底板和拱角是硐室稳定性相对薄弱部位,在硐室施工过程以及硐室施工后,应采取适当措施,确保硐室施工过程以及长期的稳定性。

金川矿区高应力破碎岩体条件下的巷道支护技术

金川矿区的工程地质条件复杂,岩体软弱破碎,地压大,约有25%的巷道处于不良岩层中,巷道支护是金川镍矿遇到的一个主要问题。作者对金川矿区不良岩层巷道变形及破坏规律进行了全面的调查研究,系统的总结了金川矿区采用的各种巷道支护方式的支护效果,尤其是对喷锚网支护、巷道注浆加固支护、多种方式联合支护进行了详细的阐述,并根据金川矿区多年来的工程实践,总结出了在类似的高应力破碎岩体条件下各种井巷工程的最佳支护方式。

深井大采高综采工作面切眼联合支护技术

针对深井大采高综采工作面切眼断面大、深埋层、支护难的实际情况,对传统的支护方式进行了论证研究。结果表明,相对于传统的锚网索支护或棚式支护,"锚网索加挑棚和木垛联合支护"方式能够较好地控制大跨度、大高度条件下的切眼顶板及两帮围岩的变形。介绍了该支护方式的具体支护参数及施工工艺,并成功应用于潘集第一煤矿2141(3)工作面。

深部煤巷锚网索耦合支护应用研究

在高应力环境下,深部巷道围岩呈现出很大的流变性,因此,深部煤巷支护问题变得越来越困难,淮南望峰岗矿5121B10工作面回风巷支护就面临这一难题。为此,文章就5121B10煤层回风巷进行耦合支护参数设计,针对巷道关键部位进行加强支护,以减少巷道局部的有害变形。实践表明:从巷道深部不同基点的位移来看,锚网索带联合支护巷道能够适应软岩的大变形,维护巷道稳定,为无煤柱留巷成功创造条件。

深部采区轨道下山巷道钢丝绳网锚注支护技术研究

深井采准巷道支护技术一直影响到煤矿的安全高效生产。针对平煤五矿采区轨道下山工程地质条件,采用理论分析、现场工业性试验等方法,对轨道下山巷道变形原因、变形特征和支护原则等进行了系统研究并进行现场支护试验。研究结果表明:①围岩应力高、岩性差、受采动影响,以及锚注支护方式及参数不合理是造成轨道下山巷道变形破坏的主要原因;②提出了全断面支护、强化围岩自身承载能力、柔性喷层的支护原则,确定了钢丝绳网混凝土喷层结构、注浆锚杆和注浆参数等钢丝绳网锚注支护有关技术参数。钢丝绳网锚注支护在轨道下山巷道翻修中进行了工业性试验,巷道经历了两侧工作面采动影响后,能够满足生产安全需要,减少了巷道维修次数,现场试验取得了成功。

微型钢管桩用于岩石基坑支护的作用机制分析

微型桩由于施工方便、快速在基坑工程中得到了广泛应用。以微型钢管桩-喷锚联合支护的岩石基坑工程为对象,通过数值模拟,分析微型钢管桩在岩石基坑支护中的作用机制。分析表明,当基坑地层中存在较厚的强风化岩层或性质较差的岩层时,设置在其中的微型钢管桩能有效地减小基坑水平位移,并合理调配预应力锚索的拉力,同时,微型钢管桩承受较大的弯矩和轴向压力,在设计中宜考虑微型钢管桩的有利作用,计算时应验算弯矩和轴向压力联合作用下微型钢管桩的安全性;设置在性质较好的中风化和微风化岩层中的微型钢管桩,对基坑作用很小,可考虑不设置微型钢管桩支护。

兴安煤矿深部返修巷道锚网索耦合支护技术

在现场工程调查、岩体矿物分析实验的基础之上,分析并指出了巷道失稳破坏的原因是软化难度系数大、地应力水平高、围岩性质差,原支护设计不当。确认巷道围岩类型为高应力节理化膨胀性(HJS)复合型软岩。并确定了其变形力学机制及支护对策,进而对巷道返修提出了新的锚网索耦合支护设计。

王家山矿锚网支护煤巷掘进速度影响因素分析

为了提高锚网支护煤巷掘进的速度,针对王家山煤矿45407工作面运输平巷掘进的具体情况,在现场观测和因果分析的基础上,分别从设备、管理、环境、支护参数、工序及工艺方面对影响锚网支护煤巷掘进速度的因素进行了分析,结果表明:自然条件复杂和设备配套较完整的前提下,要提高煤巷掘进速度,首先从管理、工序及工艺两大因素入手,重点环节为工序间的平行作业、完善与细化考核制度、缩短割煤时间和高素质队伍的培养,并提出了相应的对策措施。

回采巷道锚网支护参数设计与分析

针对山西伏岩煤矿回采巷道地质条件及开采技术,进行了回采巷道锚杆—金属网—钢筋托梁及预应力锚索补强支护的联合支护设计,以达到满足巷道使用要求及节约成本的目的。采用理论计算及ABAQUS数值模拟相结合的方法,保证支护设计的合理性。通过正确的理论方法,采用合理的计算过程,计算巷道锚网支护参数,从而为类似巷道锚网支护提供合理的理论支持及计算过程。

急倾斜煤层巷道围岩变形破坏特征及支护技术研究

针对急倾斜煤层巷道围岩在开挖支护后所表现的非对称变形破坏现象,采用工程地质调查,数值模拟、理论分析等手段,分析了急倾斜煤层巷道的变形破坏具有非对称性,呈现"顶板下滑,底板鼓起"的相互错动变形特征,导致支护结构承受围岩的载荷也具有明显的非对称性。基于上述研究,提出了"锚网索非对称耦合支护技术",通过非对称布置且相互间工作性能耦合的锚网索支护方式来控制巷道的稳定性,达到对围岩变形破坏有效控制的目的。工程应用的结果表明:采用锚网索非对称耦合支护形式,可以有效控制围岩的剧烈变形,巷道的安全性大幅度提高。

复合顶板松软煤层锚网喷支护实践

通过分析贵州省青龙煤矿复合顶板松软煤层巷道原支护失败原因,并结合巷道的控制原理,提出巷道的控制技术:采用喷浆封闭围岩防止复合顶板风化破碎;用高预紧力、高强锚杆控制复合顶板的早期离层和提高围岩自身的承载能力;在允许两帮合理变形的同时,用高强锚杆提高两帮煤体强度;最后对帮角加固,防止帮角剪破坏。

皮里青煤矿斜井风化基岩段分段支护技术

为解决皮里青煤矿斜井风化基岩段两帮移近量大、顶板冒落、支护成本高等问题,基于岩层段划分、现场锚固力试验,提出了利用工字钢支架和锚网索喷2种支护方式对风化基岩段进行分段支护的优化方案,并进行了FLAC^(3D)模拟分析和现场工业性试验。结果表明:弱风化基岩段锚网索喷支护能够满足98、196 k N的锚固力设计要求,且围岩控制效果优于工字钢支架,围岩塑性区范围和变形量分别减少了25%和40%,因而风化基岩段进行分段支护能够达到更优的支护效果。