深部高应力巷道弯曲D型钢管混凝土支架支护分析

以贵州某矿30 m水平为背景,通过理论计算弯曲D型钢管混凝土支架和圆形钢管混凝土支架钢管的抗弯截面系数,对比分析了2种支架的抗弯性能;使用ABAQUS构建了围岩支架耦合模型,研究了不同侧压力系数下2种支架的受力特点和变形特征。结果表明,弯曲D型钢管抗弯截面系数是圆形钢管抗弯截面系数的1.47倍,弯曲D型钢管混凝土支架的抗弯性能强于圆形钢管混凝土支架;2种支架受力均呈对称分布,顶拱变形量大于底角变形量;侧压力系数一定时,弯曲D型钢管混凝土支架最大应力和变形量均小于圆形钢管混凝土支架的相应值。

平煤十矿曲面D型钢管混凝土支架支护技术

U型钢支架作为一种传统的巷道支护方式,在围岩破碎和复杂地应力条件下并不能起到很好的支护作用。以平煤十矿-320开采水平专用回风下山支护为工程背景,研发了曲面D型钢管混凝土支架,通过设置与U型钢支架支护的对比试验巷道,观测巷道围岩动态及矿压显现规律,对曲面D型钢管混凝土支架支护技术进行观测研究。现场观测表明:曲面D型钢管混凝土支架支护的巷道顶板在初期经一段时间较明显下沉后,支架的支护作用逐渐显现,巷道表面位移速率明显降低,最终巷道相对位移量趋于稳定,能够有效控制围岩变形,取得了显著的支护效果。

大断面软岩斜井高强度钢管混凝土支架支护技术

查干淖尔矿主斜井泥岩段围岩变形量大,速度快,巷道支护困难,结合主斜井泥岩段膨胀性软岩的工程地质条件和围岩变形特征,并结合主斜井泥岩段的巷道围岩变形特点,设计了高强度钢管混凝土支架支护方案,其中,巷道断面采用马蹄形,钢管混凝土支架主体钢管选用194 mm×10 mm无缝钢管,充填C40钢纤维混凝土,辅助金属网支护和混凝土喷层支护。通过数值分析可知,主斜井泥岩段开挖后及时施加钢管混凝土支架支护方案,钢管混凝土支架承载能力大,能够提供强大的支护反力,限制巷道围岩向巷道空间的移动,保证巷道围岩稳定和支护结构可靠。通过巷道施工和现场监测分析可知,大断面软岩巷道高强度快速支护方案易于施工,能够维持主斜井泥岩段软岩巷道围岩的稳定。

U钢管混凝土支架支护技术在金川矿山的应用

为解决金川矿区深部软岩巷道支护问题,引入了钢管混凝土支架支护技术。以金川二矿区1 000 m试验巷道为原型,在充分分析巷道工程地质条件及原支护条件下围岩的变形特征后,设计安装了现场监测设备,并利用FLAC^(3D)数值模拟软件对比分析了3种支护条件下的巷道围岩变形情况。研究结果表明:(1)无支护条件下开挖巷道,巷道围岩最大变形量可达400 mm,围岩的顶底和两帮位移较大,巷道围岩塑性区分布范围为一个长轴半径为15 m、短轴半径为9 m的椭圆;(2)"锚网喷+U型钢拱架"联合支护条件下,巷道围岩最大位移量约为35 mm,较大位移出现在两帮处,顶、底位移受到较好的控制,巷道围岩塑性区分布较无支护条件下小很多;(3)"锚网喷+钢管混凝土支架"联合支护条件下,巷道围岩最大位移量为28.5 mm,相比于U型钢支护条件下减小约20%,围岩发生位移和塑性变形的范围也相对减小,巷道围岩更稳定;(4)通过对比数值模拟计算与现场监测结果可知,2种方法所得结果变化趋势相似,皆表现为钢管混凝土支架顶拱处的变形较稳定,数值上较两帮小,左、右两帮变形值较大,说明在1 000 m巷道所处地质条件下,钢管混凝土支架能有效地控制巷道位移,减小塑性区,但两帮处变形相对严重,应给予重点关注。

动压软岩巷道钢管混凝土支架支护围岩稳定性分析

南山矿-225机道距离18煤工作面底板的距离小于5.8m,受回采动压影响明显,采用了高强度钢管混凝土支架进行巷道支护,高强度钢管混凝土支架的主体钢管为准159mm×8mm的无缝钢管,内部充填混凝土采用C40强度标准,通过理论计算可得钢管混凝土支架的极限承载能力为1894.3kN,并结合FLAC3D数值模拟和现场监测分析18煤工作面回采对-225机道表面位移和围岩应力状态的影响。研究结果表明,距离工作面30m的范围内围岩受18煤工作面回采动压影响明显,最大垂向应力为27.4—42.9MPa,应力集中系数为2.27—3.57;钢管混凝土支架支护下动压巷道-225机道表面位移小于20mm,满足现场巷道围岩稳定性要求。

煤层冲刷带软岩巷道支护技术研究

平朔井工三矿东翼辅运大巷穿过煤层冲刷带,围岩软弱破碎,顶板沙化。原锚网索支护方式难以维护巷道围岩稳定,研究提出了高强度钢管混凝土支架支护技术方案。采用FLAC3D数值软件,模拟分析了两种支护方式条件下的巷道稳定性。分析得出,锚网索支护巷道顶板和两帮会形成扇形破坏区,顶板位移量达176 mm,巷道不稳定;高强度钢管混凝土支架支护可有效限制巷道变形,破坏区域少,应力集中程度小,巷道稳定。