深井高地应力巷道厚层锚固控制技术研究

深井高地应力巷道矿压显现复杂、巷道支护困难。以赵楼煤矿7303运输顺槽为研究对象,提出基于新型柔性锚杆的深井高地应力巷道厚层锚固控制技术。数值模拟结果显示,在应用厚层锚固控制技术后,围岩应力场与位移场得到明显改善,顶板最大下沉量与两帮最大收敛量分别下降56.8%和40.8%;经工业试验,现场实测顶板下沉量与两帮收敛量分别集中在40~84 mm和52~106 mm,巷道变形得到有效控制。研究成果可为其他类似地质条件的深井巷道提供参考。

巷道顶板岩层连续强化控制技术研究

为控制复杂条件下巷道顶板岩层稳定性,以翟镇煤矿11503E工作面轨道巷为研究背景,对其支护方案进行研究。针对巷道支护密度大、支护可靠性不足等问题,提出巷道顶板岩层连续强化控制技术。由顶板岩层连续强化控制机理,提出“一级正常支护-二级强化支护-三级让压防冲”的多级厚锚固岩梁强化支护技术,确定支护技术参数。通过与原支护的性能对比和实际应用表明,优化后的支护方案能起到较好的支护效果,同时能有效降低巷道支护成本,提高企业经济效益,对同类型巷道顶板岩层控制起参考作用。

考虑顶板赋存变化的近距离采空区下巷道变形机理及控制

针对近距离采空区下巷道围岩变形严重问题,以钱家营矿2097W工作面为背景,采用数值模拟阐明了顶板赋存变化下巷道矿压显现特征。结果表明:顶板下沉量与直接顶泥岩的厚度呈正相关,与直接顶岩石强度呈负相关,随着直接顶泥岩厚度变薄顶板受剪切与拉伸破坏交替影响,顶板稳定性随直接顶强度减弱而降低,应力扰动下岩体内部裂隙向上扩展,于层间弱面处产生分区破坏,塑性圈范围增大,整体破坏模式复杂;进一步提出采用高预紧厚层锚固技术维控顶板,构建低损伤、小变形的稳态锚固岩梁,设计支护参数并开展了工业性试验,矿压监测结果表明巷道控制效果良好。

深埋复合顶板煤巷破坏特征及跨界锚注分级连续化支护技术

为解决深埋复合顶板巷道围岩大变形的问题,以新安煤矿3205工作面材料巷为工程背景,采用现场分析与UDEC数值模拟相结合的手段,分析了复合顶板巷道变形破坏特征及其影响因素,基于巷道顶板厚层锚固原理,提出了跨界锚注分级连续化支护技术方案,通过现场监测和模拟结果验证了新方案的可行性。研究表明:初期支护强度对巷道的维控至关重要,优化后的支护方案有效控制了巷道围岩变形,顶板及两帮变形量分别降低了64%和63%;并且大幅抑制了围岩裂隙发育,最大裂隙深度由9.56 m降低至3.26 m;新支护方案构建了顶板厚层稳固的锚固岩梁结构,可以维持巷道长期稳定承载。

煤巷顶板厚层跨界锚固原理与应用研究

深部采动巷道围岩控制是未来锚杆支护重点攻关方向。以葫芦素煤矿3个时期的煤巷为工程背景,通过钻孔窥视分析顶板渐进破坏特征,指出组合支护协同控制不足和施工效率不高的难题。为此提出单一化厚层支护系统,采用离散元数值模拟研究不同长度锚杆支护下巷道位移和围岩裂隙的演化规律,阐明锚杆长度与围岩损伤之间的关联机制;揭示锚杆端头损伤区随锚杆长度增加发生上移并渐进弱化的厚层跨界锚固原理,研发利用长锚杆在顶板及时构建水平和垂向上均能实现应力连续传递的厚层锚固系统和跨界长锚固技术。研究成果在葫芦素煤矿21205工作面开展工业性试验,新技术显著提高煤巷掘进速度,将顶板裂隙发育深度降低至锚固区浅部0.61 m以内,有效遏制了长期存在的大范围"V"型片帮问题,控制了深部复合顶板煤巷围岩大变形。

深埋大断面煤巷掘支协同技术及案例分析

为解决深埋大断面煤巷掘进效率低、支护效果不佳的问题,以大海则20101回风巷为工程背景,通过现场调研、理论分析、数值模拟方法分析了机锚不协调、顶板基础锚固层薄弱支护效能低是掘支失衡的根本原因;形成了以掘支协同技术为基础,通过加大顶板锚固层厚度提高单根锚杆的支护效能以降低支护密度的控制对策;基于此,提出了新型掘支协同方案,并分析验证了新支护方案的可行性。工程实践表明:采用掘支协同新型支护方案后,顶板下沉量控制在40 mm内,帮部变形量控制在60 mm内,柔性锚杆预紧力可稳定达到200 kN以上,巷道围岩控制效果得到明显改善;同时支护密度降低约35.7%,月进尺突破400 m,在保障支护控制效果的同时,提高了掘支效能,实现了掘支协同。

淮南矿区强采动影响下煤巷锚网安全支护与围岩控制技术

淮南矿区近年来逐步进入深部开采,围岩应力高、环境复杂、软弱破碎、稳定性差、变形剧烈等工程技术难题日益突出,传统支护技术的局限性日显露,因此本研究基于淮南矿区潘三矿深井地质条件,采用理论分析、数值模拟、工业性实验、现场实测等方法针对深部强采动影响下煤巷围岩控制难题开展系统深入研究,分析了淮南矿区深部强采动煤巷围岩赋存特征,主要为埋深大、岩性变化大、巷道断面大、复合顶板较多、煤体强度较低等问题,根据淮南矿区煤巷围岩赋存特征分析了深部强采动煤巷控制技术难点;针对淮南矿区深部强采动煤巷围岩控制技术难点,建立了“应力优化-围岩改性-锚固强化”一体化协同控制技术体系,创新了“切顶卸压—注浆加固-厚锚固层强化”一体化围岩控制技术;在2121(3)运输巷道开展了工业试验,巷道回采期间运输巷道两帮最大累积变形量为436.6 mm,底板累积最大相对位移量约为390.1 mm,小于原支护方式下变形量的50%;2121(3)运输巷道顶板浅部岩层1.5~1.8 m范围存在离层和裂隙发育,深部顶板岩层完整性较好,具有较好的承载性能,可以较好的维护巷道稳定性,验证了该技术体系在深部强动压煤巷围岩稳定控制上具有较好的维控效果。