富水巷道泥质顶板围岩控制技术研究

针对五阳煤矿集中胶带大巷富水、泥质顶板、围岩软弱、变形破坏严重等特点,采用现场勘测、数值模拟和现场监测等手段系统地研究了富水巷道泥质顶板的破坏机理,总结了富水顶板变形失稳的影响因素,提出布置疏水孔、高强度锚杆(索)联合支护以及注浆加固的综合控制技术,对富水巷道泥质顶板围岩进行支护,并成功应用于现场工程实践。应用结果表明,采用该围岩综合控制技术后,减少了水对顶板的弱化作用,提高了顶板承载能力,实现了对富水巷道顶板的有效控制,保证其服务年限内的稳定性和安全使用。

富水巷道流固耦合效应FLAC-3D模拟

为探索富水岩层中开挖拱形巷道的稳定性问题,基于流固耦合分析理论,运用FLAC-3D中的等效连续介质渗流模型及FISH语言实现了巷道开挖后流固耦合效应的模拟,探讨了渗流场及场内流动矢量的分布特征,针对围岩塑性区、应力场及变形规律与非流固耦合进行对比分析.在流固耦合模式下,研究了开挖步长对孔隙水压力和竖向位移的影响规律.结果表明:流固耦合模式下,巷道围岩中形成了一个类似降水漏斗的形状,在巷道拱脚处流动矢量分布密集而且数值较大,随着开挖步长的增大,巷道拱顶孔隙水压力及竖向位移则有所减小.与非流固耦合相比,围岩塑性区范围和剪切带尺寸均有所增大,竖向总应力相对增大了10%.

弱胶结富水巷道合理支护技术研究

为了解决大南湖西五矿围岩胶结性差、顶板含水量大导致巷道支护困难的问题,采用现场实测与数值模拟相结合的方法,进行了现场锚固性能测试,分析了随顶板岩层含水量增加,采用架棚支护、锚杆支护和锚杆锚索联合支护3种支护方式时巷道围岩变形规律和支护体受力特征。研究结果表明:在现场围岩条件下锚杆、锚索可以达到规定的拉拔力;顶板含水量较大时采用架棚支护围岩变形严重,梯形棚发生结构性失稳,而锚杆锚索联合支护可以有效减弱在水作用下锚杆轴向力的降低,大幅减小围岩变形。现场观测结果显示锚杆锚索联合支护围岩控制效果显著。

基于注浆加固圈厚度的富水巷道支护参数优化

为了解决富水巷道锚注支护参数的选择问题以及巷道注浆加固范围没有明确依据的问题,以桃园煤矿Ⅱ_(1)采区边界上山富水巷道为工程背景,采用理论分析、数值模拟和现场监测等方法,分析注浆加固圈厚度与注浆加固体承载能力的关系,提出了基于注浆加固圈厚度的富水巷道支护参数优化方法。研究表明:桃园煤矿Ⅱ_(1)采区边界上山富水巷道最小注浆加固圈厚度为1.5 m,基于注浆加固圈厚度确定的锚注支护方案可以有效地控制深部富水巷道变形,保障巷道的稳定及安全。

富水巷道围岩表面渗透性对底鼓的影响

富水巷道开挖后若对表面进行封闭支护会降低围岩表面的渗透性,改变渗流场分布,渗流场的变化会导致巷道破坏变形不同,对巷道底鼓产生影响。采用FLAC 3D模拟研究了围岩表面渗透性对巷道底鼓的影响,结果显示随着围岩表面渗透性降低巷道底板岩层孔隙水压升高,底鼓量增加。

富水巷道顶板水渗流特征数值计算研究

巷道开挖改变了顶板岩层裂隙水的赋存形态,水作用下顶板岩体强度削弱显著,易于引起顶板的大变形甚至垮冒失稳。现场实测了富水巷道顶板水出水位置和围岩内部结构,利用数值计算方法研究了富水巷道顶板无疏水孔、有疏水孔和有疏水孔且穿过顶板岩层裂隙面3种情况下,顶板水流动特征、孔隙水压力变化规律及其顶板支护强度对顶板水渗流特征的影响作用。研究表明,富水巷道顶板出水位置位于裂隙发育区域,通过合理布置顶板疏水孔技术参数,有利于顶板水的排放和顶板围岩稳定控制。据此,提出了有控疏水和合理保水的技术原理,并在现场进行了工程应用。

富水软岩巷道稳定性控制技术研究

富水条件下软岩巷道容易出现大变形及围岩强度大幅度降低等情况,对矿井的生产安全造成极大威胁。为探索富水软岩巷道稳定性控制技术,结合新上海一号煤矿113082工作面运输巷工程实例,采用理论分析方法研究了地下水对巷道围岩及支护结构的影响,提出围岩稳定性控制对策,并对控制方案进行数值模拟验证。针对富水软岩巷道,首先采取导、疏结合的控水措施,减小对原有围岩强度的影响,降低对支护结构的损害;其次采用全断面、多手段联合加固的支护措施,控制围岩变形。工程实际及数值模拟结果表明,对于富水软岩巷道采取以上技术措施,能够有效保证巷道的稳定性。

富水软岩巷道稳定性控制技术研究

富水软岩具有遇水软化的特点,比常规岩石的强度低,而且胶凝能力差、孔隙度大。尤其是在浸水状态下,这些缺陷会被进一步放大。在进行巷道开挖作业的过程中,围岩的稳定性会受到严重影响,进而出现变形甚至坍塌故障,对人们的生命财产安全带来严重威胁。面对这种现象,就需要加大对富水软岩巷道稳定性控制技术的研究力度,最大限度保障人们富水软岩区域人们的生命财产安全。鉴于此,本文围绕富水软岩巷道稳定性相关内容展开如下探讨。

关于富水坚硬顶板切顶卸压无煤柱自成巷技术研究与应用

为了实现前次井煤矿(东部地区)富水硬顶板条件下无煤柱预裂卸压自成型巷道技术的成功应用。通过现场试验和施工经验总结,采用“长、短聚能孔槽列爆破+大角度松动爆破”技术解决深部坚硬顶板裂缝扩展差的问题,工作面支架后悬顶距离过长、留巷段矿山压力显现明显,顶底板移近量增加以及巷道顶板易风化层冲孔严重等问题。新方案实验阶段,爆破孔冲孔数量相比原方案减少约83%,区段内恒阻锚索的初次应力峰值下降8.2%,应力峰值对应的滞后工作面距离比原来减小了33%,架后顶板基本能够随采垮落,留巷段矿山压力显现指标降低。同时采取顶板喷射混凝土封闭、加注煤岩体加固材料以及悬挂水棚减少顶板淋水持续软化底板等方式解决了顶板上覆含水岩系出水致使支护锈蚀,顶板变形量增大、巷道底板泥化等难题,淋水区段在措施实施前后的底鼓量下降约30%以上,易风化顶板得到较好的管控。研究结果表明,通过以上措施的实施可以提高巷道围岩管控质量,满足留巷施工及后期复用的需求,同时也为该技术的推广应用提供了多元化解决方案。

厚层复合顶板煤巷锚杆支护技术研究

为了解决顾北矿1312(1)综采面厚层复合富水顶板条件下巷道锚杆支护难题,根据煤巷锚杆支护围岩控制机理,锚杆支护巷道的围岩强度强化理论,高预应力、高强及超高强锚杆与锚索支护技术,提出了厚层复合富水巷道锚杆支护方案。工程实践表明,顶板和两帮采用2.5 m长高预应力、高强锚杆,顶板采用6.2 m锚索配合槽钢组成锚索梁结构支护,充分调动深部围岩承载能力,主动控制巷道围岩并形成稳定的承载结构,缩小了围岩塑性流动区的范围,达到了预期的支护效果。

含水砂岩顶板巷道失稳破坏特征及分类研究

运用理论分析、实验室试验和现场实测方法,研究了宁东煤田主采煤层含水砂岩-水相互作用下物理力学性质及巷道顶板变形破坏特征,提出了富水巷道的内涵并对其进行了分类,阐述了分顶控制的基本思路.结果表明:含水砂岩分为粗粒泥质长石砂岩和中粒泥质长石岩屑砂岩,且在水作用下,含水砂岩破坏形式发生了变化,从干燥状态下沿岩样轴向的拉张破裂向端面碎裂破坏过渡;含水砂岩顶板巷道呈现以软弱岩层扩容变形和含水砂岩离层为主的分阶段变形破坏特征,含水砂岩浸水后强度迅速降低,富水巷道分为第Ⅰ,Ⅱ类富水巷道.