Study on Repairing Permanent Transportation Roadway in Deep Mining by Bolt-Shotcrete and Mesh Supporting

The roadway support in many places of Jiulongkou Colliery, Fengfeng Mining Bureau, such as in the Permanent transportation roadway, was failed or locally caved, which seriously affected the colliery’s coal production performance and safety. Based on analysis of supporting objects for roadway repairing, this paper proposes the supporting parameters and condruction technics. The industrial ted of 70m long roadway repairing shows that the proposed parameters and technics of bolt shotcrete and mesh support for roadway repairing are reasouable, bring good technical and economic results for the colliery, and the repairing is successful.

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。

基于松动圈支护理论的缝管式锚网喷支护技术在马坑铁矿的应用

缝管式锚杆施工工艺简单、效率高,在受爆破振动影响下,具有随着围岩发生变形愈加显著,缝管式锚杆锚固力增大愈加明显的特点,在矿山巷道支护中被广泛使用。为避免缝管式锚杆与岩体一并发生垮塌,影响矿山安全,马坑铁矿基于松动圈支护理论,通过锚杆悬吊理论计算得出合理的缝管式锚杆长度、网度等,最终确定缝管式锚网喷支护技术适用范围,并在马坑铁矿井下巷道得到广泛使用。该缝管式锚网喷支护技术的应用,保证了井下矿山巷道在生产过程中的安全及稳定。

Rock Mass Characterization and Support Design for Underground Additional Surge Pool Cavern—A Case Study, India

For better rock mass characterization and support design, 3D engineering geological mapping was carried for the heading portion of the under construction 200.00 m long, 68.75 m high and 20.20 m wide underground additional surge pool cavern of a Pranahitha-Chevella Sujala Sravanthi lift irrigation scheme package 8, India. To study cavern behavior, 3D geologic mapping of heading portion is very important for large cavern for predicting geologic conditions in benching down up to invert level, planning support system, selecting inclination for best location of supplemental rock bolt and choosing strategic locations for various types of instrumentation. The assessment of Tunnel Quality Index “Q” and Geomechanics classification for the granitic rock mass was done based on the information available of the rock joints and their nature and 3D geological logging. Hoek-Brown parameters were also determined by the statistical analysis of the results of a set of triaxial tests on core samples. On basis of geological characteristics and NMT Q-system chart, support system is recommended which includes rock bolt, steel fibre reinforced shotcrete and grouting. To evaluate the efficacy of the proposed support system, the capacity of support system is determined.

锚喷支护巷道喷射混凝土力学性能试验研究

为研究煤矿锚喷支护巷道喷射混凝土的力学性能,采用“喷射大板法”在煤矿井下施工现场制作混凝土标准试块,通过实验室试验全面、简捷地测试了喷射混凝土在不同养护龄期下的抗压、抗拉、抗弯、抗剪系列强度以及粘聚力和内摩擦角等力学参数。试验结果表明:喷射混凝土的抗压、抗拉强度随时间呈对数式增长规律,前期增长迅速、后期增长缓慢,第7天的增长幅度高达373%~406%,第28d的增长幅度仅为9%~12%;抗弯、抗剪强度随时间呈抛物线式变化规律,前期一直增长,至21d左右达到峰值,最大抗弯、抗剪强度分别为5.04MPa、5.26MPa,之后呈下降趋势,28d抗弯、抗剪强度降幅分别为18%、19%;喷射混凝土28d基准抗拉、抗弯、抗剪强度为3.04MPa、4.11MPa、4.29MPa,分别为抗压强度的7%、9%、10%;喷射混凝土的粘聚力、内摩擦角分别约为C=0.20MPa、φ=50°。试验结果为喷射混凝土力学性能评估和数值模拟参数选取提供了依据。

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。

反井锚喷支护立井围岩稳定性分析

针对锚喷支护在用于反井成井支护时,存在由于未区分不同地层的支护需求而存在设计保守、安全系数过高的问题,可利用数值模拟方法确定立井不同深度断面围岩支护前后的应力、位移改善程度,利用立井围岩受力特性对支护设计进行验证和优化。基于安平煤业矿区新增回风立井工程,建立了井筒支护三维有限元模型,以应力和位移指标对开挖直径为5.3 m,深132 m的基岩段反井井壁进行了稳定性分析、支护效果分析及支护方案优化。结果显示锚喷支护后立井围岩的水平位移改善程度最大可达51.37%,围岩最大主应力由拉应力变为压应力,锚杆与混凝土在不同岩层中发挥的支挡作用效果不同,围岩强度高和稳定性好的区段单独喷射混凝土支护即可达到联合支护的效果,因此可根据实际情况选择和优化支护方式。最后将数值计算结果与工程实测结果进行对比,验证了有限元分析在立井围岩锚喷支护分析中的可靠性。

煤矿采煤掘进中高强支护技术的应用研究

煤矿采煤过程中,高强支护技术的应用极其重要,它不仅可以提高煤矿的开采效率,还可以更好地保证煤矿在安全的环境中运行。详细介绍了煤矿采煤掘进过程中高强支护技术的概念、作用以及特点。高强支护技术主要有喷射混凝土支护技术、锚杆支护技术、联合高强支护技术及光爆锚喷支护技术,在实际应用的过程中,结合每种支护技术的优势,使它们发挥出更大的作用。

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。

复合土钉墙支护技术在软土地区深基坑支护施工中的应用研究

在软土地区深基坑支护施工过程中,由于地质自身的抗剪强度较低,导致基坑的变形情况较为明显,为此,提出复合土钉墙支护技术在软土地区深基坑支护施工中的应用研究。考虑到在开挖过程中,边坡的变形和位移发展速度较快,通过土钉+预应力锚杆来增加边坡的整体稳定性及变形,土钉和锚杆按照错位排布的方式布置。对坡面布置钢筋网片,并进行C30混凝土喷射处理,使基坑表面形成厚度在100 mm~200 mm的混凝土层。土钉和锚杆通过槽钢腰梁与坡面结构连接,形成一个整体。在测试结果中,基坑在水平方向上的最大位移仅为20.08 mm,竖直方向上基坑的最大位移也仅为11.42 mm,均明显低于对照组。

锚杆支护自动作业二次定位修正方法

为提高煤矿井下锚钻孔定位的精度,采用了基于结构光式深度相机的视觉测量系统来辅助机械臂进行锚钻孔的定位,并且提出了一种二次定位修正补偿方法。首先,在目标点偏离相机光轴较远的位置进行粗定位。随后,根据粗定位旋转机械臂,将目标点调整至距离相机光轴较近的区域进行精定位,消除了相机畸变对目标点测量的影响。实验表明该二次定位修正模型的定位误差相比于对一次定位模型的定位误差平均可以减小74.7%,并使得最终锚钻孔定位误差小于5 mm。

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。

深井围岩蠕变失稳机理与关键控制技术研究

建立了深井围岩蠕变模型,分析了深井围岩蠕变的应力分布情况,阐述了深井围岩蠕变的机理和蠕变过程,分析深井围岩出现底鼓的判断准则,研究了注浆控制技术和二次锚杆支护技术,研究了注浆过程中的注浆速度、注浆量等参数,并进行了围岩块注浆加固实验,发现注浆后岩体的抗压强度得到了有效提升。对顶底板和两帮的变形量随时间变化进行了实验研究,围岩蠕变得到了有效控制。注浆控制技术和二次锚杆支护技术共同使用可以很好地防范深井围岩蠕变失稳的风险。

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。

锚喷支护及小导管注浆在隧道塌方段中的应用

锚喷支护和小导管注浆辅助支护是隧道新奥法施工中的重要组成部分。通过对锚喷支护和小导管注浆的机理、参数设计进行研究,并以环山坪隧道塌方段为例,对塌方段原设计支护参数进行了优化,并深入分析围岩内空收敛变形监测数据。研究表明:合理的锚喷支护和小导管注浆方案能改善围岩的受力状态,起到加固围岩的作用,为安全的度过隧道塌方段提供保障,同时,也说明了隧道监控量测能反映围岩的变形情况,可以作为一种有效的支护方案效果评价手段。

在构造应力场中采动对底板运输巷道稳定性的影响

利用有限元软件,建立了底板运输巷道锚喷支护稳定性分析的三维计算模型,分析了在范各庄煤矿构造应力场条件下不同工作面回采顺序对底板运输巷道稳定性的影响。提出在构造应力场中,开采运输巷道上方的煤体使巷道产生拉伸形变是巷道破坏的主要根源。指出在保留上方煤柱使运输巷道处于近似双向等压条件下,以减轻或避免回采引起的支撑压力的强烈影响,为在高水平应力场条件下底板运输巷布置的重要原则。经开滦范各庄工程实践检验,输运巷道使用期间减少了维护量,并保持了巷道稳定。

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。

深部岩巷二次锚喷耦合支护技术

以孙村煤矿埋深1300m的东大巷应用为例，系统分析了深部岩巷锚喷二次支护技术．结合深部岩巷的实测数据，采用FLAC^2D数值分析软件，从顶底板和两帮收敛变形、塑性区、围岩最大主应力、锚杆内力等方面比较了二次支护技术优于传统的一次锚喷支护技术，表明二次锚喷支护技术能有效地解决深部高地应力巷道围岩难支护的技术问题，使不同位置锚杆的荷载和围岩应力场均匀化，实现了支护结构与围岩的动态耦合．通过比较第2次锚杆支护不同实施时间的顶底板和两帮收敛变形，得出了与实测结果相吻合的东大巷二次支护第2次锚喷最佳时间为30～40d．

大伙房输水工程特长隧洞TBM选型及施工关键技术研究

大伙房输水工程隧洞长85.32 km,开挖洞径8.03 m,属于深埋特长隧洞。隧洞施工采用以TBM为主、钻爆法为辅的联合施工方式。隧洞穿越区域水文地质条件复杂,开挖中面临的主要工程地质问题有围岩稳定性、隧洞涌水、石英砂岩的掘进效率及岩爆等三大关键技术难题。文章通过对大量文献资料和工程实例的研究,概述了TBM近一个世纪的发展及其在隧道建设中的应用现状和主要问题。通过对大伙房特长隧洞所穿越区域的地质条件以及主要工程地质问题进行分析,并结合国内外已有的TBM施工经验,以及对特长隧洞TBM选型进行分析,决定选用锚喷支护+模筑混凝土复合衬砌结构支护系统代替管片衬砌结构,采用连续皮带机高速度出碴、TBM掘进独头长距离施工通风以及TBM洞内组装和检修等技术,对大伙房输水工程特长隧洞高速度、高标准、高质量的建成发挥了重要的保证作用,也可为今后类似工程提供参考和借鉴。