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。

考虑非线性脆性损伤和中间主应力影响的圆形巷道围岩分析

针对岩石的脆性破坏特征及峰后力学性能的劣化损伤,引入非线性脆性损伤本构模型,得到三维连续损伤演化方程。将圆形巷道围岩划分为松动破裂区、脆性损伤区、弹性区,考虑中间主应力的作用,采用统一强度准则和连续损伤力学方法,对巷道围岩力学状态进行极限平衡分析,推导出围岩损伤破裂半径及应力场分布的解析表达式。通过算例,分析了中间主应力、围岩脆性特征和损伤程度对理论解的影响。分析表明:中间主应力作用越大,围岩的损伤破裂半径越小,切向应力峰值距离巷道越近;脆性强弱对围岩应力分布的影响只局限在脆性损伤区内,围岩的脆性越强,损伤破裂半径越大,脆性损伤区内的切向应力随深度的增大而增大;围岩的残余强度越小,松动破裂程度越大,损伤破裂半径越大,切向应力峰值向围岩深部转移。

动载冲击下深部巷道锚固围岩失稳灾变机理及防治关键技术与装备

深部煤层开采常处于“三高一扰动”环境状态,深部巷道锚固围岩易失稳破坏。大量的工程案例表明,动载扰动不但导致巷道围岩应力水平突然升高,易诱发高应力煤体加速失稳,进而引发深部巷道变形破坏。深部巷道锚固围压动载失稳致灾是我国煤矿最严重的灾害之一,已成为世界多国长期致力突破的技术难题。

上覆煤层开采对下方巷道的稳定性影响分析

分析了上覆煤层工作面开采过程中产生的支承压力对下方轨道大巷产生的影响。通过理论计算工作面底板最大破坏深度为18.57m。结合工程地质条件,运用大型数值模拟软件ABAQUS建立三维计算模型对开采过程进行模拟,发现工作面开采会使轨道大巷周边围岩应力提高很多,尤其是顶板范围内的应力水平上升约6MPa。

二次采动巷道锚杆(索)支护效应分析

采用数值模拟和现场监测的方法分析了14103麻家梁煤矿辅运副巷在经历二次采动应力的影响下,巷道锚杆(索)的支护效应。数值模拟分析14103辅运副巷采用高预应力支护可有效改善巷道支护应力场;现场监测发现锚杆、锚索杆体应力受14102工作面回采影响先急剧增加后趋于稳定,再经历14103工作面回采影响虽部分杆体应力有所下降,但仍能保持有效支护作用;14103辅运副巷浅部锚杆索支护范围内的3 m处围岩始终保持较强的承载能力,较深部5 m处围岩已进入塑性区,深部8 m和10 m围岩始终具有较强的承载能力。辅运副巷经历二次采动影响后,顶底板移近量为390 mm,两帮移近量为280 mm。

自然边界元与有限元的耦合及其应用

为了提高计算速度和有效地减少计算量,基于无限平面弹性问题的自然边界元与普通有限元的耦合方法,提出了一种在工程分析软件ANSYS下的实现方式;详细介绍了耦合方法的理论依据及其在ANSYS下的具体实现步骤;用这种耦合方法研究了地下拱形巷道围岩应力的计算问题,并将耦合法计算结果与ANSYS软件计算所得到的结果进行对比分析.结果表明,耦合法计算稳定,计算结果准确可靠,在半径10 m的情况下使用耦合法计算的结果精度与在半径200 m的情况下单独使用ANSYS计算的结果精度相当;同时,耦合法较普通有限元算法收敛速度更快,计算量更小.

深部掘进锚杆支护技术应用

一、深部掘进锚杆支护作用的机理 1.影响锚杆支护巷道围岩稳定的因素分析 （1）巷道围岩应力 岩体结构的控制作用在很大程度上受岩体内的应力和岩体赋存环境的影响。围岩的应力环境取决于岩体的赋存环境和工程活动。环境因素包括地应力、地下水等。影响巷道围岩应力的环境因素有原岩应力、巷道埋深、断面形状、采掘应力等。

岱河煤矿锚带网工字钢复合支护技术

岱河煤矿顶板岩性复杂,多为复合顶板、天然焦火成岩顶板及煤柱高应力区,采用锚带网工字钢棚复合支护,可有效控制巷道围岩变形,预防锚网支护巷道发生大面积冒顶事故,提高锚网梁支护巷道的安全性,提高掘进单进水平,为安全施工可借鉴推广。

锚网梁连锁棚复合支护技术

针对锚网梁支护效果隐避性大的缺点,采用锚网梁配合架连锁棚复合支护,可有效控制巷道围岩变形,预防锚网支护巷道发生大面积冒顶事故,减少巷道修护量,提高掘进单进水平。

煤巷锚带网及工字钢加强支护技术研究与运用

煤柱高应力区及复合顶板、天然焦火成岩顶板巷道,采用锚网梁支护可以增大巷道使用断面,并且采用主动力,增加巷道围岩强度,减少巷道变形量,减少巷道修护工程量。但是锚网梁支护的效果隐避性大,当巷道围岩塑性圈超出锚杆锚固区(或锚固区附近存在节理面)时,锚网梁的支护效果显著降低,巷道极易发生大面积冒顶事故。采用锚网梁支护配合架连锁棚复合支护,可有效控制巷道围岩变形,预防锚网支护巷道发生大面积冒顶事故,减少巷道修护量,提高锚网梁支护巷道的安全性,提高掘进单进水平。为安全施工可借鉴推广。

石炭二叠系火成岩侵入区特厚煤层采区停采煤柱合理宽度研究

根据塔山煤矿石炭二叠系不同层位煤岩层受火成岩侵入的地质情况,运用Flac3D数值模拟软件对不同覆岩类型条件下特厚煤层停采煤柱合理留设宽度进行探讨;对采动影响下不同覆岩类型停采煤柱内部应力、尤其对大巷围岩垂直应力及超前支承压力等矿压特征差异进行分析。结果表明:1)无火成岩侵入下停采煤柱宽度为150～155 m,三层火成岩侵入下停采煤柱宽度为135～140m,单层侵入与双层侵入类型居于二者之间。煤岩层受侵入形成坚硬岩层越多,应力于煤柱弹性区衰减速率也较大,大巷围岩受扰动较弱,需留设停采煤柱宽度较小。2)巷道围岩应力场受扰动影响后,煤柱弹性区应力最低点的应力及大巷围岩最大垂直应力(及应力集中系数)会显著增大,大巷围岩最大垂直应力集中系数以二次函数关系随煤柱宽度减小而增大。3)特厚煤层坚硬岩层与高低位关键层的相对位置不同,对采场矿压显现影响程度不同。