回采巷道变形破坏机理及其支护方法研究

为解决回采巷道变形破坏问题,结合某矿井工作面回采巷道实际情况,在分析其变形破坏机理的基础上,提出有效的支护方法(即非对称耦合支护),并经过模拟和实践验证了该支护方法的有效性,以期为相关人员提供参考。

金川二矿区1178分段巷道变形破坏特征及原因

金川二矿区1178m分段巷道位于矿体上盘,采用直墙半圆拱断面,巷道建成后变形严重,经过多次返修,仍未解决其稳定性问题。为了查明巷道破坏状况,对变形严重地段进行了监测,得到巷道变形规律,并进行了原岩应力实测工作,查明了工程的地应力环境,在此基础上结合工程地质条件对巷道变形破坏原因进行了初步探讨。

大跨度矩形巷道变形破坏机制及其控制技术

针对大跨度矩形巷道的大变形与破坏问题,以漳村煤矿+480 m水平行人大巷Ⅰ段为例,通过现场调查和理论分析研究了巷道变形破坏机理,研究发现该巷道工程地质条件差、巷道围岩所处应力水平高、设计支护形式不能适应围岩变形要求、施工管理不到位是导致该巷道变形和破坏程度严重的主要原因。结合巷道变形破坏机制,借助于工程类比、数值模拟计算等方法得到了返修巷道的锚固参数,对+480 m水平行人大巷Ⅰ段试验段巷道提出了以"整体加固+局部补强"为核心的"注浆+锚网索喷+底板锚索"的联合支护方式。应用表明:经过60 d监测,巷道两帮收敛量最大值仅为84 mm,顶底板移近量最大值仅为125 mm,围岩变形处于稳定状态,保证了巷道的正常使用。

高地应力破碎围岩巷道变形破坏特征及支护方式研究

巷道支护一直是阻碍矿山安全、高效开采的难题,特别是在深部高地应力区,如何通过合适的支护手段控制巷道的变形,已成为国内外学者们特别关注的工程问题。针对金川二矿区高地应力破碎围岩这一特殊的地质条件,采用现场调查与数值模拟计算相结合的方法,对研究区巷道变形破坏特征和8种不同支护方式效果进行了研究。结果表明:(1)研究区巷道的变形破坏模式可划分为6种,分别为偏压变形、顶板下沉、顶板开裂、底鼓、边墙开裂和片帮,其中片帮是最常见的一种破坏模式;(2)研究区巷道的变形破坏具有3个特征,分别为最大主应力主导性、大变形和显著的时间效应;(3)在支护方式中增加U钢支架、补充底部支护、增大锚杆长度及减小锚杆间排距几种方法均能不同程度地改善支护效果。其中,增加U钢支架和底部喷锚网支护效果最显著,可以减小约70%的巷道变形量和塑性区;增大锚杆长度能更好地控制巷道的变形和整体稳定性,但优化效果不显著;减小锚杆间排距有利于巷道各部位变形和塑性区的控制,密集的锚杆布置能够有效改善围岩的完整性,且降低锚杆排距的支护效果更好。该项研究成果为金川矿区以及具有相似地质条件的地下工程支护问题提供了借鉴。

深部复合顶板巷道变形破坏特征及支护技术

针对深部复合顶板巷道易冒顶、大变形、难支护等问题,以晋城蓝焰煤业股份有限公司成庄矿53182巷为研究对象,分析了深部复合顶板巷道变形破坏特征:顶板变形以浅部离层为主,离层主要出现在不同岩层分界面处;顶角和顶板两侧锚杆主要在煤岩分界面处出现明显剪切变形,顶板中部锚杆在弱胶结岩层和锚杆锚固段与自由段分界面处剪切变形较大;顶板岩层经历了巷道初掘时原岩状态及巷道掘出后稳定状态、临界失稳状态、失稳状态的过程。数值模拟结果表明:随着锚杆预紧力的增加,顶板塑性区范围和垂直位移明显减小,锚杆对顶板离层和下沉的抑制作用更好;高预应力锚杆发挥了主动支护作用,同时大幅度提高了围岩的自承载能力。提出了高预应力长短锚索相结合、配合钢筋网和W钢带的深部复合顶板巷道支护对策,可大幅度提高复合顶板支护刚度,对顶板下沉和离层形成约束,增强复合顶板岩层整体稳定性。工程实践表明:高预应力支护有效控制了复合顶板离层和下沉,浅部离层值控制在30mm以内,深部离层值控制在10mm以内,两帮移近量控制在80mm以内,顶板下沉量控制在43mm以内,巷道围岩稳定性、完整性良好。

近断层深部巷道变形破坏分析及支护研究

针对某铜矿回采深部矿体过程中多次发生较大规模地压活动,造成多处巷道不同程度出现片帮、局部垮塌、冒落等灾害现象,运用FLAC^(3D)软件对十七中段1709、1711巷道在不同支护情况下应力分布及变形破坏进行了模拟分析。结果显示:矿体崩落回采会对断层造成极大的影响,且巷道距离断层越近破坏越严重;在巷道支护前后,应力由两帮逐渐转移至巷道拱部;在进行支护方案模拟分析时,发现锚网喷支护的支护效果优于U型钢支护,在优化锚网喷(锚杆2.4 m)进行加强支护时,1709巷道和1711巷道的最大应力值分别为28和23.75 MPa,影响范围分别为0.8和3.6 m,且巷道变形位移较小,能够适应矿体开采基本要求。

回采巷道变形破坏机理及加强其支护初探

随着采煤工作面的推进,机、风两个巷道会产生变形和破坏,这既会影响到采煤作业的正常进行,也会对两个巷道内机电设备的运转和移动造成阻碍,所以必须要研究巷道围岩的变形破坏机理,根据其特点来加强支护,加强弱结构支护,有针对性的采用"锚网索+U型棚"联合支护,确保井下作用的顺利进行。

不同应力场对巷道变形破坏的影响

为了确定某矿巷道围岩变形特性,指导巷道支护,本文结合数值理论方程及FLAC3D数值模型,分析了不同侧压系数对巷道围岩变形的影响,水平应力、不同第一主应力与巷道夹角对巷道破坏的影响,为巷道的合理布置提供意见。

井底车场巷道变形破坏原因分析及防治对策

为了对慧祥煤矿井底车场巷道变形、底鼓进行治理,在分析巷道破坏原因的基础上,提出防治对策,改进了支护方式。研究结果表明,大埋深构造应力区域碎裂膨胀软岩巷道采用"棚、锚、喷、注"联合支护方式支护,技术上可行,经济上合理。

煤柱应力区的巷道破坏特征及控制技术研究

在连续煤层开采过程中,上部采空区残余煤柱常导致下伏长壁开采工作面产生强应力,应力积累会造成回采巷道严重破坏变形。为此,以隆泰煤矿巷道的应力破坏变形过程为例进行了研究,分析了采矿巷道围岩的破坏变形过程,运用FLAC3D模拟了应力分布特征以及巷道周围垂直应力和破坏带的演化过程。结果表明,支护煤柱以下工作阻力普遍较高,平均值为9726.6kN,采空区以下普遍较低,平均值为7 655.5 k N;受影响,回采巷道在距工作面30 m以外变形破坏程度相对中等,在距9+10号工作面30 m以内变形破坏程度相对严重;基于残留煤柱集中应力分布特征,采用水力压裂控制其力学特性,改善了回采巷道应力环境。

采动影响下巷道变形机理与破坏模式

通过对甘肃金川二矿地下开采后应力场的分布研究,指出巷道变形、破坏与最大主压应力场的分布具有良好的对应关系,其变形破坏特征在不同阶段、不同部位有着一定的相似性和渐变性,并且给出了巷道变形、破坏的模式和分布特征,合理解释了深部巷道围岩的变形特征,阐明了破坏的机理.

影响巷道变形与破坏节理力学参数的正交数值模拟试验研究

采用正交数值模拟试验方法研究了节理力学参数对巷道变形与破坏的影响。选择法向刚度、切向刚度、粘聚力、内摩擦角、剪胀角、抗拉强度等6个因素、5个水平的正交试验方法进行了相关的UDEC数值模拟试验。试验结果表明:节理法向刚度和内摩擦角是影响巷道变形与破坏最敏感也是最重要的参数,增大节理法向刚度和内摩擦角可显著提高节理的抗变形能力;节理粘聚力和切向刚度对巷道变形也有明显影响。

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。

下工作面开采对上部砌碹巷道的破坏

为了掌握上覆巷道在下伏工作面开采影响下的变形破坏规律,通过在回风巷内建立岩移观测站,对开采过程中巷道的移动与变形情况进行了实测。根据实测结果通过反算获得了本矿区岩层内部移动概率积分法预计参数,分析了巷道变形破坏的原因,总结出了砌碹支护巷道变形破坏与水平变形值的关系。研究结果表明:下伏煤层开采对上覆巷道移动与变形的影响是一个动态变化的过程,采动影响下巷道砌碹的破坏是巷道纵向水平变形和横向水平变形共同作用的结果。大巷围岩强度较低、完整性差,巷道砌碹支护体的失稳以及采动应力的叠加是导致巷道变形破坏严重的原因。

金川二矿区深部巷道围岩变形特征与支护技术

介绍了金川二矿区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,总结了金川二矿区深部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,并介绍了金川二矿区深部巷道支护的新方法。

深部巷道在温度和地下水影响下的变形特征

因为地下深处岩体常年处在温度场、渗流场和应力场三个耦合环境中,所以地下深部岩石和地表浅层岩石的性质不一样,对地下深层岩体力学特征及变形规律进行深入研究显得十分重要。研究了温度场、渗流场和应力场之间的耦合关系,并提出其三场平衡方程。通过FLAC^(3D)数值模拟软件建立用于计算温度场、渗流场和应力场的模型,依据模拟结果分析热对流系数、温度、应力、孔隙水压力等因素对巷道变形破坏的规律。

煤矿软岩巷道稳定性和规律性

在我国煤炭资源的开发中,遇到软岩工程问题。据不完全统计,软岩矿山多达几十个。根据工程地质条件分析,软岩矿山可能有150～200个以上。软岩造成露天矿边坡滑动,巷道变形破坏,给煤炭生产建设带来极大的危害。煤炭系统在沈北、梅河、舒兰、龙口、

采空区遗留煤柱下方回采巷道失稳特征及控制技术研究

采空区下特厚煤层开采时,上煤层遗留煤柱和相邻工作面回采将对回采巷道的稳定性产生重要影响。目前对回采巷道变形破坏机理及控制的研究未考虑近距离留煤柱开采条件下特厚煤层临空巷道这种复杂环境。针对该问题,以塔山煤矿30503修复巷为工程背景,采用现场监测、理论分析及数值模拟等方法,分析了该巷道的变形破坏机理,提出了相应的巷道围岩支护技术。在30503修复巷顶板布置顶板离层仪,实时监测记录顶板各位置岩层位移情况。监测结果表明:由于受相邻工作面回采的影响,且距上覆遗留煤柱距离较近,30503修复巷顶板内围岩已较为破碎,在巷道掘进后,顶板变形速度快、离层量不断增加且影响范围广。针对监测结果,从遗留煤柱对巷道变形破坏的影响及基本顶断裂位置对巷道变形破坏的影响2个方面进行分析:①巷道的不合理布置是导致修复巷破坏的重要原因,同时为避开遗留煤柱的影响,将巷道布置在距煤柱中心35 m(煤柱边缘25 m)以外的范围。②修复巷掘进位置受遗留煤柱影响严重,巷道掘进前已处于高应力集中区域;当相邻工作面回采后,基本顶破断位置位于修复巷顶板上方,这是导致巷道顶板破碎的直接原因。针对上述分析结果,对不同宽度煤柱偏应力分布演化规律进行数值模拟分析,并提出了针对性的围岩稳定性控制技术方案:①在保证煤柱具有足够的安全性和避免资源浪费前提下,将30503修复巷区段煤柱宽度设为8 m。②近距离特厚煤层临空巷道掘进时,采用水力致裂措施减弱上覆遗留煤柱对煤层的影响。③选用锚网索+喷浆+单体支柱的支护方案对新掘巷道进行联合支护。为验证围岩稳定性控制技术的应用效果,采用十字观测法对30503工作面新修复巷掘进过程中的巷道变形量进行连续监测,结果表明:回采期间两帮变形量为90 mm,顶底板变形量为331 mm,围岩变形量得到了有效控制。

伯方煤矿松软厚煤层巷道支护技术研究

为解决伯方煤矿3号煤层沿底板掘进巷道顶板煤层极易冒落、巷道围岩易发生大变形的情况,该矿工作面顺槽改为沿煤层顶板掘进,在工作面采动影响下巷道两帮和底板变形破坏严重。采用松软厚煤层稳定性控制技术,将2个顺槽沿煤层底板掘进,可提高工作面煤层回采率,增加经济效益。通过理论计算、数值模拟和现场监测等方法,确定巷道围岩大变形影响因素,并对支护设计进行优化,将松软厚煤层工作面顺槽沿底板布置,缓解厚煤层回采巷道大变形的问题。该方案对解决伯方煤矿松软厚煤层的巷道支护问题提供了借鉴。

浅析常村煤矿31101综采工作面沿空留巷柔模(局部)变形因素和治理方案

潞安环能股份有限公司常村煤矿31101综采工作面推进850 m,剩余350 m,采煤工艺为综合机械化放顶煤采煤法。随着综采工作面推进,沿空留巷柔模包部分变形,导致巷道局部变形,为了更好地节约矿山巷道的成本,避免二次维护的开支,在分析沿空留巷破坏的原因基础上,提出了防治对策,改进了支护方式。调查研究结果,从沿空留巷柔模的设计宽度、周围的巷道布置密度、地质构造的影响、综采工作面的推进速度、开采深度、柔模的流变性和煤层倾角的因素综合分析治理,技术上可靠,经济合理,提高了沿空留巷的服务年限和成本节约。