多中段联合开采围岩扰动效应及采矿进路支护技术

受多次开采扰动影响,多中段联合开采过程中采场围岩稳定性差,地压显现剧烈,采矿进路支护难。以白象山铁矿-470,-430和-390 m中段联合开采工程为研究背景,采用大型相似材料模型试验及采场围岩数字照相变形量测技术,揭示多中段联合开采采场围岩应力变化特征及上覆岩层移动规律。研究结果表明:各中段逐分层向上回采对上覆岩层产生了累积叠加扰动效应,导致采场围岩反复承受荷载(多次扰动)而失稳破坏;各分层矿体下沉量随开采步的推进呈先增大后减小的趋势,采空充填区中部位置附近覆岩的下沉量最大,采场围岩变形具有明显的阶段性增长特征。各中段保留矿体(顶柱)对维持采场围岩稳定、减弱相邻中段间的采矿扰动和降低上覆岩层的变形破坏有积极的作用,受多中段联合开采扰动影响较大、完整性破坏严重的中段保留矿体中的应力可突然释放,出现了局部或整体失稳,威胁采场围岩整体稳定性。确定多中段联合开采扰动条件下采矿进路切圆拱断面形式,其拱高为2.0 m,提出锚网索喷联合支护技术,有效控制采矿进路围岩变形与破坏。

沟门金矿巷道支护方案的研究与优化

沟门金矿以矿岩工程质量指标RQD值作为巷道分类依据,应用FLAC3D数值模拟软件开展不同类别巷道的数值模拟,并对支护效果进行分析。巷道数值模拟结果表明:围岩级别Ⅱ~Ⅳ级巷道采取喷锚网支护方式,根据不同巷道断面、围岩级别明确了喷射混凝土厚度、锚杆网度等支护参数;对于Ⅴ级围岩,最佳支护方案为喷射混凝土+钢支架,其中C30喷射混凝土厚度100 mm作用是封闭裸露岩体,钢支架间距宜为1.5 m。

8102高应力软岩巷道支护参数设计与应用

8102高应力软岩巷道拟使用锚网索喷+锚注联合支护方式,并设计了支护参数。本文采用FLAC3D模拟未支护、初次锚网索喷支护、二次锚注支护后巷道围岩变形及塑性区分布情况,分析可知,设计的支护参数可保证8102巷道围岩稳定性。现场围岩变形量监测结果表明,巷道围岩变形主要集中在前30 d内,二次锚注支护需在初次支护30 d后进行。

景福矿6煤轨道大巷支护技术参数优化与应用

景福矿6煤轨道大巷服务时间长,为避免巷道多次重复返修,采用FLAC3D模拟5种不同锚网索支护参数时的围岩变形量,发现巷道掘进后顶板变形量较大,两帮及底板处于应力降低区,围岩变形量相对较小,方案5最大顶板下沉量为112.8 mm,支护效果最优。结合巷道地质条件,采用锚网索+喷浆联合支护方式提高围岩强度。现场监测结果表明,支护后平均顶板下沉量和两帮移近量分别为61.1 mm、26.9 mm,取得了良好效果。

马兰矿大断面准备巷道围岩破坏与支护分析

马兰矿南一下组煤采区准备巷道在掘进期间围岩变形速度快、持续时间长;为更加有效地控制围岩变形破坏,综合运用矿压监测、实地调研、数值模拟等手段进行分析,并拟定了锚网索喷优化支护方案;通过模拟研究原有支护及优化支护条件下塑性区分布、围岩变形特征,预测优化支护方案的围岩控制效果;在集中回风巷新掘段,巷道围岩表面变形量已经大幅下降;该支护方案能够有力保障矿井的生产安全和效率。

掘进巷道顶锚杆二次预紧质量控制技术研究与应用

长期以来,井工煤矿巷道掘进工作面多数采用锚网索联合支护,顶锚杆作为锚网索支护中最重要的一部分,其施工质量好坏决定着巷道整体支护效果。在对掘进巷道顶锚杆支护质量进行检查时发现,多数顶锚杆扭矩不达标,经查阅多家煤矿掘进作业规程,作业规程中对于顶锚杆施工过程中的二次预紧工序并没有详细规定。鉴于以上因素,设计制造了锚杆机用万向预置式扭矩放大紧固器,采用模块化设计思路,投入使用后,可完全解决施工中扭矩过大导致锚杆拉伸变形及螺纹变形;能够适应井下复杂环境下锚杆与顶板间安装角度要求及紧固时锚杆机角度偏差导致螺纹处折弯及螺纹损坏;可以避免辅助人员手持手把登高作业坠落风险和手把脱手被击打风险;可在顶锚杆二次预紧作业中实现一人操作,有效增加作业效率;可确保锚杆紧固到设定扭矩时装置打滑保护,保证锚杆紧固扭矩在达到要求的情况下,锚杆不被损坏,做到锚杆支护效果达到最优。

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。

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。

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。

PS6I矿用混合型湿喷机组的设计及性能分析

为解决现有干式喷浆机易堵管、粉尘大、回弹率高和抗压强度低等问题,设计了一种PS6I矿用混合型湿喷机组,其采用独立制浆机和抽浆泵的结构,易于精确掌控物料的配比并促成干料和湿料的均匀混合。同时干湿料的区分输送大幅降低了粉尘浓度和堵管概率,既改善作业环境,又有效地保证干湿料的连续传输,喷混凝土连续作业能力增强。现场分别收集干式喷浆机和PS6I矿用混合型湿式喷浆机作业的混凝土试块及回弹料,并测试各区域粉尘浓度,通过实验室单轴试验和理论计算对比分析两者的技术经济指标。结果表明,PS6I矿用混合型湿喷机组喷浆相比较干式喷浆机作业,回弹率降低10%,喷混凝土抗压强度提高22.4%,粉尘浓度降低46.1%。

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。

弱胶结软岩巷道锚网索耦合支护技术研究

为解决弱胶结软岩巷道支护困难的问题,以伊犁一矿弱胶结软岩巷道为研究对象,结合煤岩物理力学性质及原岩应力测试结果,在分析巷道围岩变形破坏原因的基础上,通过优化支护参数提出了锚网索耦合支护方案。在利用数值模拟验证新支护方案可靠性的基础上,通过现场观测分析总结了采用新支护方案后巷道围岩变形有巷道开挖影响、变形限制、稳定变形3个阶段。结果表明:顶底板移近量平均为50 mm,两帮移近量平均为23 mm,变形稳定时间缩短为15 d;锚网索耦合支护能有效控制巷道围岩变形,改善围岩应力状态,充分利用深部围岩的自承载力。

综放巷内充填原位沿空留巷技术

针对综放沿空留巷的技术难点,在分析综放沿空留巷围岩结构力学模型的基础上,提出了巷内充填原位沿空留巷的新技术。此项技术有两个关键方面:一是大断面全煤巷道顶煤完整性的维护;二是大体积长距离充填体的整体稳定性控制。对巷内基本支护为梯形金属支架的原有巷道,提出了实施此项新技术的具体方案。现场工业性试验表明,该项技术的应用是成功而有效的,可在类似条件的综放工作面推广应用。

深部全煤巷道锚网耦合支护技术应用研究

支护体与围岩在刚度、强度和结构上的不耦合是影响全煤巷道围岩稳定性的主要原因.为解决这一问题,采用新型的锚网索支护方案对支护参数和支护过程进行优化.计算机模拟结果显示,巷道实施耦合支护方案后,应力集中程度减小,高应力区向深部围岩转移,支护系统可靠性明显增强.优化后的支护方案运用于现场,巷道围岩达到稳定的时间较优化前明显缩短.理论和实践表明,深部全煤巷道通过强化支护和适度让压,充分发挥锚网-围岩整体力学效应,可以达到巷道稳定的目的.

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。

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。

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。

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。

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。

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。