Numerical simulation of the effect of coupling support of bolt-mesh-anchor in deep tunnel

The mechanical effects of bolt-mesh-anchor coupling support in deep tunnels were studied by using a numerical method, based on deep tunnel coupling supporting techniques and non-linear deformation mechanical theory of rock mass at great depths.It is shown that the potential of a rigid bolt support can be efficiently activated through the coupling effect between a bolt-net support and the surrounding rock.It is found that the accumulated plastic energy in the surrounding rock can be sufficiently transformed by the coupling effect of a bolt-mesh-tray support.The strength of the surrounding rock mass can be mobilized to control the deforma-tion of the surrounding rock by a pre-stress and time-space effect of the anchor support.The high stress transformation effect can be realized by the mechanical coupling effect of the bolt-mesh-anchor support, whereby the force of the support and deformation of the surrounding rock tends to become uniform, leading to a sustained stability of the tunnel.

巷道中锚网索联合支护方案的应用分析

锚网索联合支护作为1种新型支护技术,具有支撑力度大、可防止巷道变形等优点,被广泛应用于煤矿巷道支护中。首先介绍了锚网索联合支护技术的基本原理和适用范围;然后,针对具体工程情况,在巷道形态、围岩情况和上覆厚度等因素影响下设计了1套支护方案,并进行了实践;最后,对施工过程和支护效果展开了详细分析,针对存在的问题提出了解决措施。

浅埋煤层工作面回采巷道支护设计及参数优化

针对浅埋煤层支护强度不合理的问题,以某矿浅埋煤层工作面地质条件为工程背景,通过理论计算获得巷道初步支护方案,进一步运用数值模拟技术进行巷道支护参数优化,并验证了巷道的稳定性。结果表明,锚杆为∅18 mm×2100 mm,间排距1100 mm×1200 mm,锚索为∅15.24 mm×6500 mm,沿巷道中线布置1列,排距为3300 mm时,在保证支护效果的情况下,回采巷道整体上围岩变形和破坏范围较小,更有利于保障矿井生产安全,提高经济效益。研究成果可为合理设计浅埋巷道支护方案提供经验借鉴。

慈林山煤业沿空掘巷让压支护技术应用

为解决小煤柱沿空掘巷煤柱支承应力较大以及采空区顶板坚硬岩层断裂产生动载破坏围岩支护的问题,对慈林山煤矿15208工作面运输顺槽沿空掘巷支护存在的问题进行分析,开展单泡让压管和双泡让压管抗压试验,同时优化锚杆、锚索的施工。结果表明让压管能够提高锚索的延伸率,在压力显现时能够吸收围岩传递的能量,保证锚杆、锚索的有效性;在此基础上对帮锚索的优化能保证支护强度的同时还能提高生产效率并降低支护成本。

高应力软岩巷道注浆及锚喷支护的研究

通过分析湘永矿区煤系地层力学性质与围岩裂隙发育深度,在对原有锚网喷支护主要材料技术参数进行优化的基础上,提出“注浆+锚网喷”、“锚索+锚网喷”支护新理念,并通过工程试验,确定“注浆+锚网喷”支护为湘永矿区高应力软岩巷道首选支护形式。“注浆+锚网喷”支护在湘永矿区实施后,矿井巷道支护质量有了根本性提高,为高应力软岩巷道锚网喷支护的优化提供了可资借鉴的经验。

干河煤矿半煤岩巷大排距锚网索支护技术研究

以干河煤矿2^(#)煤层2-3011巷为背景,通过现场实测、数值模拟等手段,探究提高单根锚杆支护效能的措施,确定锚杆、锚索的最优布置参数,通过矿压监测验证优化方案的可行性,结果表明:优化条件下,掘巷期间和工作面回采期间巷道围岩稳定性好,掘进速度提高1.4倍,在经济、安全、技术等方面均取得很好效益。

综采工作面快速过老巷联合支护技术应用

为解决15111工作面回采过老巷可能出现大面积来压和片帮冒顶等危害,保证回采安全,对老巷的破坏情况进行分析后,将老巷顶板划分为裂隙发育区和垮落区,并有针对性地采取锚网索支护、高分子材料注浆加固联合支护方案。通过加强支护,使老巷顶板破碎围岩固结,并提高了围岩的稳定性和整体性。在工作面回采通过老巷过程中未发生大面积来压和片帮冒顶现象,确保了工作面回采安全。

深井高应力破碎区巷道破坏机理及控制研究

为了解决深井、高应力和破碎区巷道维护问题,针对薛湖矿-780 m大巷复杂工程地质状况,研究了大巷围岩特征及破坏因素,依据围岩破坏和受力特征,建立力学模型,探讨破坏机理,提出大巷的控制原则和控制技术,采用UDEC软件模拟优化不同控制方案,确定新支护方案及合理的支护参数,进行井下工业性试验,利用矿压观测和拍摄围岩内部状况检验新方案的有效性.研究结果表明:巷帮中存在圆弧状"滑动面",控制巷道的关键是确定巷帮稳定区临界高度,控制"滑动面"稳定,实施新设计方案后,-780 m大巷变形得到了有效控制.

深部软岩巷道锚网索-桁架耦合支护技术及其工程应用

深部软岩工程复杂工程地质条件使原有的浅部工程的支护技术和方法不能满足实际工程需要。提出采用锚网索-桁架耦合技术进行深部软岩巷道支护。利用理论分析和数值模拟等手段分析锚网索-桁架耦合支护的技术原理和力学机制,分析该技术的关键和特点。将研究成果应用于我国最深的第三系软岩巷道支护工程实践,通过现场监测验证了支护方案的合理性。

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。

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。

朝川矿煤巷锚网索支护参数优化研究

分析了朝川矿随着开采深度的增加锚网索支护存在的问题,根据现场的调研,从矿区地质条件,围岩性质,地质力学特征等方面对巷道顶板破坏高度及两帮破坏深度进行了计算,在此基础上对现有的锚网索支护参数进行了系统优化,提出了该矿锚网索支护的设计方案.井下观测结果表明,采用新的支护方案后,巷道表面位移和顶板离层值都大大减小,有效地控制了巷道断面的强烈变形,既加快了巷道施工速度,又降低了成本,为矿井安全生产提供了保证.

深部松软破碎煤层巷道锚网索支护技术研究

根据锚网索耦合支护设计步序, 对南屯煤矿 93上 01工作面巷道支护变形破坏比较严重问题进行了分析, 认为该巷道围岩为高应力节理化复合型软岩 (HJ型), 并提出了具体的复合型变形力学机制转化对策设计, 在对该巷道掘进位置及断面形状进行过程优化设计后, 确定了具体的耦合支护参数。现场实际施工观测及回采期间巷道使用情况表明, 锚网索耦合支护技术可以有效控制该类巷道围岩的稳定。

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。

急倾斜煤层锚网索巷道围岩活动规律研究

针对急倾斜煤层巷道支护现状,提出采用锚网索支护新技术对试验巷道进行支护改革.通过对试验巷道表面位移、围岩深部位移和锚杆(索)受力的现场监测,分析了试验巷道矿压显现活动规律,掌握了试验巷道在锚网索支护下的围岩变形规律,得出了在急倾斜煤层巷道采用锚网索支护是可行的.这为锚网索支护在急倾斜煤层巷道的推广应用和支护参数设计提供了科学依据,对改善急倾斜煤层巷道的维护有着积极的意义.

综放工作面大跨度切眼锚网索支护技术研究

结合潘北矿11118工作面的地质条件及开采技术,对大跨度综放工作面的顶板和两帮进行了支护设计,采用理论计算法和工程类比法对支护参数进行了优化设计。针对大跨度综放巷道提出了锚网索带耦合支护技术,有效地解决了大跨度工作面顶板的安全控制问题及两帮的收敛变形问题,并通过大型非线性有限元计算软件ABAQUS对支护方案进行了模拟计算和结果分析,从而验证了锚网索带耦合支护技术在类似围岩条件下的巷道支护中的合理性。

综放工作面大断面切眼锚网索支护技术研究

根据现场工程地质条件调查分析、岩石物理力学特性和超厚坚硬高瓦斯大断面综放切眼围岩力学变形机制及其转化研究 ,提出了超厚坚硬高瓦斯综放工作面巷道锚网锚索耦合支护设计方案。根据试验结果 ,证明在白芨沟矿采用锚网锚索耦合支护技术在技术上是可行的、安全上是可靠的 。

复杂条件下回采巷道围岩控制综合技术

为了实现复杂条件下回采巷道围岩稳定控制,提出了层位优化技术、钻孔卸压技术、锚网索支护技术。通过FLAC3D数值模拟研究了2种不同层位巷道开挖的支护效果,进行了巷帮卸压方案设计、锚网索支护方案设计。结果表明:层位优化后,锚网索支护巷道帮部变形显著减小,巷道围岩应力大幅降低;实施钻孔卸压技术降低了围岩侧向支承压力的应力集中;锚网索支护技术保证了巷道的稳定性。与采用传统支护相比,某矿713回风巷支护工程实践表明:在复杂条件下巷道围岩控制采用层位优化技术、钻孔卸压技术、锚网索支护技术等综合技术才能得到有效控制。

屯兰矿软岩巷道锚网索联合支护技术研究

屯兰煤矿12501工作面运输巷道为软岩巷道,为解决巷道变形量大的支护难题,依据巷道地质条件及巷道布置情况,考虑软岩巷道围岩变形的特殊性,提出了锚网索联合支护方案,运用FLAC3D数值软件对该方案进行了模拟分析,并对试验段巷道进行了矿压观测。研究结果表明,采用锚网索联合支护的12501工作面运输巷道顶底板最大位移量为31mm,两帮最大位移量为43mm,巷道稳定后顶底板及两帮移近速度均低于0.5mm/d,巷道顶板位移主要发生在浅部,2.5m以外的围岩位移很小,证明锚网索联合支护可以有效控制软岩巷道围岩变形,保持巷道围岩稳定。

软岩巷道锚网索联合支护设计及支护效果分析

软岩巷道围岩松散破碎承载力低,在工程荷载作用下,具有明显的塑性变形和强流变性。传统单一的支护手段难以保证其安全和稳定。高家梁煤矿2-2上煤层巷道是典型的软岩巷道,其围岩遇水泥化、膨胀、崩解,进而造成巷道出现断面收缩、片帮、冒顶等失稳现象。针对高家梁煤矿2-2上煤层20110综采工作面回风顺槽的软岩问题,结合该巷道具体工程地质条件及围岩物理力学特性设计出锚网索联合支护的方案。通过FLAC3D数值模拟分析及现场巷道围岩表面位移监测,对该方案的支护效果进行了分析,其结果证明了该联合支护方案可以有效的控制膨胀型软岩巷道的稳定性,从而保证了煤矿的安全生产。