某煤矿深部软岩巷道围岩破坏特征及控制技术研究

深部矿产资源开发面临地应力大、巷道支护困难等问题。山西某煤矿−590 m水平运输平巷支护结构失效,巷道变形量大,对井下安全生产造成了较大的影响。针对原支护方案存在的问题,提出“锚网索一体化”支护思路,综合采用现场测试、数值模拟、工业实验等手段研究了巷道围岩破坏特征及控制技术。研究表明:(1)巷道围岩水平主应力较高,达到了39.08 MPa,是影响围岩稳定性的主要原因;(2)对不同支护方案巷道周边围岩应力场与塑性区分析表明,优化后支护方案垂直应力较原方案降低了14%,塑性区范围缩小了20%,“一体化”方案支护效果较好;(3)工业应用和锚杆(索)应力测试表明,当锚杆、锚索应力分别达到53.9 kN、389.12 kN时,较原方案提高了14.6%和15.4%,受力效果较好,巷道变形在30 d内控制在200 mm内,较原方案下降了约57%,实现了良好的支护效果。“一体化”支护形式可有效控制围岩变形,为类似地质条件的巷道支护提供参考。

深部开采软岩巷道过断层围岩控制技术

深部开采软岩巷道过断层时普遍面临支护难度高、围岩控制效果不佳等问题。文章以某矿31303进风巷过F_(4)、F_(4-1)断层为工程背景,结合现场条件提出采用锚网索喷+围岩注浆+帮角和底板锚注为核心的围岩控制措施,现场应用表明,31303进风巷过断层期间围岩变形量较小,可满足后续使用需要。

矿井建设中软岩巷道掘进施工技术分析

软岩巷道的掘进施工是矿井建设中的重要环节,其技术要求和施工注意事项具有一定的特殊性。通过分析软岩巷道的特征以及矿井建设中的软岩巷道掘进施工注意事项,针对软岩巷道的掘进施工技术进行分析。具体包括工程前期准备、巷道支护技术、掘进机械的选择与使用、巷道掘进方法以及施工质量控制等方面。通过掌握这些关键技术,可以确保软岩巷道的安全高效施工,提升矿井建设的效率和质量。

浅埋厚煤层软岩巷道支护参数设计及应用

目前煤矿常采用锚杆(索)对巷道两帮及顶板进行主动支护,但受巷道所处力学环境、地质条件等多种因素影响,针对软岩巷道锚杆支护参数设计及理论选择较为困难,使巷道支护环境较差。本文结合理论与现场工程地质条件,针对五举煤矿13207工作面软岩巷道中存在的顶板破碎严重问题,对两巷道支护参数进行设计及应用。参数选择为顶板及帮部均采用左旋无纵筋螺纹钢锚杆,规格分别为φ22 mm×2 800 mm、φ22 mm×2 400 mm,顶板及帮部分别采用φ21.8 mm×7 300 mm的1×19股高强度锚索与φ21.6 mm×5 300 mm的1×7股高强度锚索,锚杆预紧扭矩不小于300 N·m,锚索张拉力不小于200 k N。现场应用结果表明,巷道围岩变形得到有效控制,整体支护效果良好,为附近相似条件矿井提供借鉴。

基于白垩系围岩巷道变形机理及支护技术研究

为研究白垩系岩层性质,解决白垩系岩层围岩巷道变形严重、支护困难等问题,本文以内蒙古地区某煤矿为研究背景,通过理论分析白垩系围岩岩石的破坏机理,推导出拉伸破坏以及剪切破坏的极限条件。利用FLAC3D数值模拟,对围岩巷道应力场、塑性区、巷道位移量进行数值模拟分析。结果显示,垂直应力值均为负值,意味着围岩四周应力处于压应力状态;塑性区影响范围较小,说明剪切应力出现在巷道顶底板以及两帮;垂直位移、水平位移量较小,围岩变形控制效果良好。最后,通过现场对巷道位移变形量和锚杆锚索的锚固力大小进行观测,对支护方案进行现场验证,确定采取“高预应力锚杆、锚索、锚网、W钢带、钢筋梯子梁”等联合支护方案比较合理,为此类围岩巷道的围岩变形控制提出有效方案。

破碎围岩巷道定向注浆加固技术研究

针对松软破碎围岩巷道日益突出的支护问题,为确保巷道在煤矿生产过程中的安全稳定,提出了“强力拉+长锚固+定向注”联合支护技术。基于理论与数据结果,研究注浆水灰质量比和劈裂注浆区深度对巷道围岩变形的影响规律,优化确定巷道支护参数和加固形式。通过在常村煤矿25采区胶带下山进行现场试验及矿压观测,巷道围岩进行定向注浆加固后,提高了破碎围岩的结构完整性和承载能力,改善了巷道围岩变形情况,成功地解决了25采区胶带下山的加固修复难题。

双向极不等压软岩巷道围岩裂隙分布及变形机制

巷道围岩蝶形塑性区破坏是引起巷道围岩大变形的重要原因,近年来引起了巷道支护工作者的高度重视。掌握蝶形塑性区内围岩变形机制是实现软岩巷道围岩控制的基础。然而,有关于蝶形破坏理论中围岩变形机制的研究却鲜有报道。针对上述问题,以南方某矿一采区南运巷产生的大变形特征为研究对象,在分析巷道所处应力环境及地质条件的基础上,对围岩裂隙分布、巷道变形机制及控制方法进行了系统研究。结果表明:南运巷是典型的极不等压软岩巷道,巷道开挖后,围岩裂隙呈“蝶形”分布;“蝶形裂隙区”集中出现在“蝶形塑性区”范围内,蝶叶部位围岩裂隙以剪切裂隙为主,且蝶叶部位剪切裂隙大多围绕巷道呈“环形”分布,而张拉裂隙则集中出现在巷道围岩自由面附近。蝶形塑性区内围岩应力特征主要有2方面:一为围岩的主应力方向发生了偏转,具体表现为最大主应力围绕巷道呈环形分布,巷道上部最小主应力方向指向巷道中心,巷道下部最小主应力方向背离巷道中心;二为围岩最大/最小主应力比值较大,且主应力比值等值线呈“蝶形”分布。根据塑性区内围岩裂隙分布特点及应力特征,建立了含软弱面围岩力学剪胀模型,认为处于此应力特征下的围岩剪胀作用较强,剪胀作用使围岩向巷道空间内挤压,进而使巷道产生大变形。围岩裂隙分布不规则及原支护方案不合理是导致巷道产生大变形的主要原因。基于上述研究,提出了以“全断面预应力短锚索+关键部位长锚索加强支护+注浆”为核心的差异化支护方案,现场监测表明,新支护方案可有效控制围岩变形,保证巷道在使用期间的稳定性。

矿用硬岩巷道机械化掘进破岩形式研究现状及展望

硬岩巷道快速掘进是实现煤矿智能高效开采的重要环节,悬臂掘进机、TBM和底切割装备都在尝试解决这一难点,掘进技术和装备的发展直接影响采矿的安全生产和经济效益。首先,总结了悬臂掘进机在硬岩截割工况的适用范围和截齿消耗现状,分析截割破岩形式的现场试验,发现在较高的岩石强度条件下,截齿消耗量较正常磨损翻倍,掘进速度与开采速度的不匹配,严重制约了矿井生产。其次,分析了滚刀破岩形式和装备在矿山领域的应用和新产品现状,得出移动式矿用掘进设备采用滚刀挤压破岩,块状渣土少,粉末多,刀盘推力小,导致破岩能力不足。最后,分析了线性底切割破岩技术和非线性底切割技术的原理和装备研发现状。结果表明:随着振荡频率的提高,切削力显著降低,非线性底切割破岩单位体积消耗能量少,优势明显。但在硬岩条件下的掘进效率、设备稳定性等关键问题有待验证,非线性底切割技术有望突破未来矿山硬岩掘进的技术难题。

深井高应力软岩巷道底鼓力学机理及控制技术研究

为解决林西矿深井高应力软岩巷道底鼓问题,论文通过理论分析和现场实测相结合方法,研究分析出了深井高应力软岩巷道底鼓力学机理及控制技术,得出了如下结论:(1)推导出了巷道两侧底板极限破坏深度、极限破坏宽度以及沿滑移面有效滑动力的计算公式;(2)判断出了林西矿1791-2工作面回风巷底板破坏为挤压流动性底鼓,全断面破坏鼓起形式;(3)分析出了巷道底鼓机理、底鼓原因以及控制途径;(4)提出了“顶、帮、底同治”控制巷道底鼓技术,顶帮采用高强预应力锚杆网+锚索支护,底板采用预应力锚索锚注加固+混凝土铺底技术;(5)现场工业试验表明巷道底鼓得到了有效遏止,能够满足正常使用要求。

软岩巷道顶板锚杆锚索联合支护参数优化研究

为了解决深部软岩巷道围岩变形大的问题,以木瓜矿10-206工作面为工程背景,对原支护方案下巷道围岩变形进行分析,发现原支护下顶底板相对位移量868.5mm,两帮移近量达到725.2mm,根据变形情况给出锚杆+锚索优化支护方案。对优化支护方案进行分析,发现优化后顶底板移近量达到了131.36mm,较原支护方案下降了83.49%,两帮移近量为85.25mm,两帮移近量下降了86.79%。对优化方案进行应用分析,得出随着监测天数的增大,此时的巷道围岩变形量呈现先增大后平稳的趋势,巷道底鼓量最大值为226.3mm,巷道的两帮移近量为364.1mm,顶底板移近量为443.3mm,较原支护方案变形量得到一定控制,为巷道稳定性做出贡献。

软岩巷道修复智能拱形升降连续输送系统研究

针对软岩巷道在反底拱作业中掘进与巷道修复效率严重失衡的问题,设计了智能拱形升降连续输送系统。该系统跟随在自移机尾之后与掘进设备随动跟进,在需要反底拱作业的区域,通过各类型油缸的协同动作将连续桁架梁的中部区域起拱升高,为反底拱施工形成有效空间,满足不停机连续输送的要求,降低了工人劳动强度,提高了巷道修复效率。

泥化软岩巷道的支护优化设计

为解决采用传统U型钢支架对软岩巷道进行支护所面临的冒顶和两帮移近量增加的问题,对1201工作面基本地质条件分析的基础上,分析了传统U型钢支架支护不到位的原因,并提出了采用管棚进行超前支护和注浆加固进行强化支护的理念,并对优化后的效果进行综合评估,得到理想优化效果。

豫西“三软”煤层软岩巷道锚注支护技术应用

针对白坪煤矿13111上底抽软岩巷道底鼓、顶板破碎、围岩变形量大等问题,采用水理性试验和电镜扫描的方法对巷道围岩变形特征进行分析,得出巷道底板和帮部泥岩层中伊蒙混层含量较大,岩层遇水容易发生膨胀和泥化现象,导致巷道围岩产生破坏变形,据此建立数值模型,给出3种支护方案,并进行数值模拟分析,得出采用“锚网+喷浆+锚索+锚注”支护方式控制巷道围岩变形效果最好。应用效果表明,巷道在采用新设计的支护方案后,巷道两帮移近量最大为95 mm,顶底板移近量最大为118 mm。巷道围岩变形能够得到有效控制,达到预期效果。

弱胶结软岩巷道底鼓控制关键技术研究

针对老公营子煤矿6号煤层西翼工作面运输巷道底鼓,影响煤矿井下运输和安全生产的问题。首先对巷道底板的岩性及结构进行取样和测试,发现其中含有亲水性较高的粘土矿物。其次,从巷道底板的力学机理出发,建立了巷道底板力学模型。通过增加底板锚固层厚度,可以有效控制底板变形,保证巷道围岩的稳定性。通过FLAC3D数值模拟分析现有巷道支护方案下的巷道变形,与现场实测变形结果相吻合,表明现有支护方案和参数不合理。对巷道支护方案进行合理优化,提出了“生石灰底铺层+预应力锚索+混凝土弧形梁+金属网+C20高强混凝土充填”的反底拱结构支护优化方案,并于井下试验段进行工业验证。结果表明,优化后的巷道支护方案对控制顶底板及两帮变形的效果显著,有效保证了矿井的安全高效生产。

动压影响下软岩巷道围岩控制技术研究

3506回风巷围岩为软岩且巷道受本采面、邻近采面采动压力影响,围岩变形量较大且局部位置支护体系面临失效问题,给巷道后续使用带来较大影响。对回风巷现场条件及围岩变形特征分析基础上,提出采用高强预紧力锚杆(索)+底角锚杆+巷帮锚索方式进行支护,通过高强预紧力锚杆(索)强化顶板及巷帮围岩支护强度,提高支护体系与围岩耦合效果;采用底角锚杆可降低甚至阻隔顶板及巷帮压力对底板影响,提高底板抗底鼓能力;巷帮锚杆可将巷帮应力向深部转移,减少巷帮表面位移量。现场应用后,3506回风巷在动压影响下围岩变形量始终在允许范围内,为巷道正常使用创造良好条件。

煤矿深井软弱围岩巷道锚架注支护施工技术研究

针对巷道在围岩应力作用下会产生较大的移近量,提出煤矿深井软弱围岩巷道锚架注支护施工技术,分别从锚杆设置、金属网铺设、钢支架架设以及注浆施工等方面进行设计,明确了具体的施工材料、方式及操作要点,并利用实例验证技术的先进性,结果显示,煤矿深井巷道两帮移近量和巷道顶底板移近量始终稳定在较低水平,应用效果较好。

高应力软岩巷道差异化协同支护技术研究

为解决高应力软岩巷道的支护与底鼓治理技术难题,保证巷道安全使用,对杨河煤业31151回风巷底抽巷复杂采动影响下巷道支护失稳及破坏机理进行分析,采用数值模拟技术进行围岩稳定性分析,研究高应力软岩巷道底鼓机理围岩控制技术,并提出针对性的锚网索强化支护方案及底板锚网索+注浆支护技术方案。经现场实践,两段巷道受采动影响后,巷道最大离层深度1.8 m,最大位移量为210 mm,最大底鼓量为230 mm,所有最大变形量均在设计允许变形范围内,支护强度满足巷道支护要求。

软岩巷道顶板支护参数优化研究

为实现对软岩巷道围岩变形的有效控制,以山西A矿6303运输巷为研究对象,对运输巷围岩变形特征及影响因素进行分析,发现运输巷变形以顶板下沉及部分位置顶板漏顶、金属网网兜等为主。为此,结合6303运输巷现场条件及以往围岩控制经验,提出采用顶板全锚索主动支护+钢架棚被动支护+注浆及喷浆方式优化支护,在顶板及两帮均进行喷浆,并对两帮支护参数进行优化。工程应用后,6303运输巷围岩变形量大的问题得到较好解决,顶板及两帮均保持稳定,其中顶底板、两帮移近量分别控制在152、94 mm以内,围岩控制效果显著。研究成果可为其他矿井类似软岩巷道围岩支护工作的开展提供经验借鉴。

高应力破碎围岩巷道锚注支护技术

为解决东曲煤矿28204工作面顺槽在掘进过程中围岩变形严重问题,分析了巷道围岩及顶板变形、裂缝时空演化规律,根据围岩的阶段变形特征确定了最佳注浆时间,提出了新型巷道锚注支护技术并进行了效果评价。结果表明,28204轨道顺槽570~670 m试验段顶板最大下沉量为35 mm;轨道顺槽670~1150 m和皮带顺槽1030~1150 m正常推进阶段工作面采空区平均垮落距离为3.6 m;超前5 m范围内最大顶板下沉量为100 mm,实现了高应力破碎围岩巷道的有效控制。

煤矿深部高应力软岩巷道围岩控制技术分析

深部高应力软岩巷道支护是当前巷道支护的重点内容之一。本文将平禹一矿三采区轨道下山稳定性控制作为分析对象,对巷道出现的变形破坏情况进行了分析,研究分析导致巷道出现变形破坏的主要原因是巷道围岩浅层破坏严重,对锚杆、锚索锚固效果产生明显影响,对锚杆、锚索施加的预应力相对不高、锚杆锚索支护构件适配度较差、喷浆整体较为滞后,导致围岩出现严重风化等问题,结合巷道地质条件,在返修时,设计采用了“高预应力锚杆、锚索+金属网+喷浆+注浆”复合型支护方案,从巷道稳定性返修控制方案来看,巷道四周的变形量相对于先前出现了明显的下降,有效控制了巷道围岩稳定性。