错层位沿空巷道围岩结构及其卸让压原理

错层位沿空巷道特殊的围岩卸让压结构能够解决常规沿空掘巷在深部开采、坚硬顶板时存在巷道维护困难的问题。对比分析了留煤柱护巷和沿空留(掘)巷围岩结构特征,阐述了影响沿空巷道围岩稳定性的主控因素——侧向基本顶关键块的运移。通过力学分析和实验室实验,研究了错层位巷道侧向基本顶下方卸让压围岩结构体系卸让压的力学机理。研究表明:错层位布置使巷道远离侧向集中应力,实现了侧向支承压力向煤体深部转移的效果,避免了沿空巷道受深部高地应力的影响,实现了自动卸压的效果;矸石-三角煤柱结构通过松散矸石大变形缓冲顶板显著运动动载,通过高承载限侧矸石、高稳定性三角煤柱承担关键块静载;自由空间-碎胀矸石组合结构使坚硬顶板充分回转、降至低位态,实现结构性让压,避免顶板受侧向关键块剧烈运动的影响。

高应力动压巷道围岩冲击破坏机理与防治技术研究

以宝积山煤矿705工作面沿空侧回风平巷为工程背景,采用现场调研、理论分析、电镜扫描、数值模拟和现场工业性试验等相结合的研究方法,对水射流钻割冲孔防治冲击地压技术进行了研究。结果表明:水射流以基本段射流对孔壁的钻割为主,冲孔后孔壁周围塑性区内煤体裂隙十分发育;冲孔期间钻头沿钻孔轴向连续式运动,所形成的柱体状冲孔空间能够实现对煤体的卸让压增透效果,煤体内会重新形成应力峰值并呈“内低外高”的“双峰值”应力曲线;冲孔直径为420 mm、两相邻钻孔之间中心距为5 m、冲孔段长度取10 m时卸让压增透效果最佳。现场工业性试验期间,电磁辐射和瓦斯流量衰减监测数据验证了该冲孔防冲技术的有效可行性。

深部高应力动压巷道支护方法研究

深部高应力巷道的支护方法是目前的工程难点问题。中平能化集团十二矿31010己15煤层皮带巷和回风巷埋深超过1 000m,同时将承受上部保护层开采的动压作用,巷道稳定性不易控制。首先通过地应力测试和围岩松动圈测试,得知巷道为高地应力环境下大松动圈巷道;之后通过三维数值计算分析,获得了上部保护层开采过程中下部巷道的矿压显现规律,得知巷道将受到高应力动压作用。针对此巷道高应力动压特点采用卸压让压以及高强锚索的联合支护方法,即在围岩卸压让压的基础上采用高强锚索进行加强支护,同时采用单体柱进行局部临时加强支护。现场工业试验结果说明卸压让压以及高强锚索组成的联合支护系统可用于深部高应力动压巷道的稳定性控制。

塑钢纤维喷射混凝土力学性能及现场试验

喷射混凝土广泛应用于隧道工程围岩支护中,是一种有效的初期支护手段。普通喷射混凝土为脆性材料,抗弯拉强度低,在软弱围岩或破碎岩体支护中,喷层易开裂,严重威胁施工安全。为了提高喷射混凝土的支护能力,添加塑钢纤维,增强喷射混凝土韧性。依据纤维力学增强机理,研究不同掺量塑钢纤维对喷射混凝土的抗压、劈裂抗拉和抗弯强度的影响;并开展现场喷射试验,对隧道周边收敛进行监测与分析。结果表明,塑钢纤维存在有最佳掺量,塑钢纤维喷射混凝土具有良好的抗压、抗拉和抗弯能力;在围岩支护中,起到让压卸载作用,喷层中应力分布较均匀,减少喷层开裂,适用于破碎或变形较大的围岩支护中,具有良好的推广应用价值。