深部巷道等强支护控制理论

本文调查了大量的煤矿巷道现场破坏案例,提炼了6类15种典型破坏模式,分析了圆形与矩形巷道的围岩受力特征及应力分布规律。基于巷道围岩梯度破坏机理及矩形巷道等强梁支护模型,提出了深部巷道等强支护控制理论力学概念模型,即根据巷道围岩受力特征,采用开槽卸压、注浆加固、锚杆(索)主动支护、钢管混凝土被动支护等综合手段,有效调整巷道围岩的应力状态,以期实现不同位置围岩能够达到安全且与地应力比相匹配的等效应力状态,获得应力分布趋于均匀、塑性区范围相似的理想状态。给出了不同埋深、不同断面形状巷道所需的等强支护强度计算公式,数值模拟了圆形与矩形巷道在等强支护前、后围岩应力变化,验证了等强支护后围岩应力场能明显改善。等强支护控制模型一定程度上为深部巷道围岩控制提供了理论和实践指导。

复合顶板不等强支护方法研究

依据不等强支护理念,对复杂条件下复合顶板巷道支护进行了分类设计,较好地适应了变化剧烈的复合顶板对巷道支护的特殊要求,改善了现场安全生产条件。

“强卸压、强支护”在防治冲击地压中的应用

为了解决在冲击地压区域巷道掘进的安全问题,本着"强卸压、强支护"的原则,杨村煤矿在13190工作面回风巷的掘进过程中分别实施了大直径钻孔卸压、煤层注水、加强支护等措施。施工过程中通过确定合理的参数设置、优化支护参数等,使围岩高应力向煤岩体深部转移,采动高应力得到逐步释放,取得了良好的控制效果。

软岩大变形巷道等强支护方法与试验应用

为保持软岩大变形巷道顶板稳定,引入了可适应围岩大变形的加长锚杆,提出了长短锚杆等强支护方法,杜绝了锚杆与锚索在大变形环境下力学性能不匹配的弊端,同时使用相似模拟实验及现场实测的方法进行分析。结果表明:选用加长锚杆支护巷道后,巷道顶板完整性有了很大的提高,变形量大大减小,并作为一个整体向下运动,破坏显著减小,破坏区处于锚杆锚固范围内;而普通锚杆支护巷道肩部裂隙发育,顶板发生了垮落,支护完全失效,等强支护巷道顶板岩层始终保持稳定,由此表明采用长短锚杆等强支护方法有助于控制顶板变形,提升巷道的稳定性。

复杂条件下复合顶板不等强支护

依据不等强支护思想,通过对复杂条件下复合顶板的分类,对复杂条件下复合顶板巷道支护进行了分类设计。分类方案设计很好地适应了变化剧烈的复合顶板对巷道支护提出的特殊要求,改善了现场安全生产条件。

超前支护液压支架非等强支护技术及自动控制装置研究

煤矿运顺和回顺巷道采用锚杆锚索或金属棚支护,超前支护液压支架在推进过程中对顶板反复支撑作用,使巷道顶板结构受到破坏,引起顶板破碎,不利于巷道顶板管理和煤矿安全生产。根据巷道顶板条件和压力分布情况控制超前支护液压支架的初撑力,在巷道不同的相对位置实现非等强支护,而支架的工作阻力和其他功能不受影响,最大限度保证巷道顶板完整,实现对巷道顶板的安全科学管理。

高应力区软岩蠕变态巷道大断面强支护技术的探索

针对平顶山股份六矿-440大巷围岩软弱地质特征、巷道大变形机理,研究出相应的围岩控制方案,进行蠕变态巷道的破坏控制研究。提高围岩的整体性和自身的承载能力,从而提高破碎区中锚杆、锚索地锚固力,进而控制巷道较大变形。有效地提高了巷道的支护强度,延长了巷道的服务年限,降低了巷道的失修率,为矿井实现高产高效创造了条件。

胡鲁水电站尾水隧洞大断层超前强支护施工技术

马来西亚胡鲁水电站尾水洞与其下游的肯逸尔水库相连,从尾水出口掘进347 m时遇到117 m长的大断层,其中地质条件最差处是断层核心区一段长39 m的土层段,该段地下水丰富且不能自稳而发生塌方。项目部和国际知名咨询公司的德国地质专家一起,制定了采用“泡沫混凝土、灌浆、大管棚(管棚内加钢筋束)、长面钉(face nail)、小管棚桩(micro-piles)、闭环大钢拱架”等联合超前强支护技术,保留中部核心土并分区短进尺开挖,成功穿越了长断层。介绍了具体的研究与实施过程。

浅埋煤层回采巷道等强支护技术研究

巷道围岩稳定是保障煤矿安全开采的关键。魏墙煤矿巷道在支护过程中出现了局部锚索、锚杆强度支护现象。因此提出了锚杆、锚索等预应力支护方式,以便对围岩变形进行控制,通过理论分析和数值模拟的手段分析了围岩应力和变形规律。分析结果表明:采用该方法可以有效在巷道周边形成应力壳,保护了围岩的稳定。此时的巷道围岩稳定性系数为1.29。通过对等强支护对巷道围岩变形控制方法的研究,为后续巷道围岩支护提供参考。

近距离煤层大断面、强支护、重装备的探索与应用

针对高地应力、软岩特征显著条件下,通过增强巷道支护强度,来提高围岩的抗压承载能力;扩大施工巷道的净断面,消除巷道受压变形后的收敛量对采面施工的影响,杜绝了巷道底鼓现象的产生,确保有效断面能够满足需要;通过配套重型装备的投入使用,提升了矿井生产整体水平,为高产高效打下坚实基础,降低了施工的劳动强度,实现了矿井本质安全。

思林水电站尾水隧洞九级滩段一期开挖强支护施工技术

思林水电站在尾水隧洞九级滩段开挖支护中按照"短进尺、弱爆破、强支护"的原则成功地完成了尾水隧洞洞室开挖支护工作,本文介绍了九级滩岩层施工中的强支护措施,其经验值得类似工程参考。

采区通风系统优化及大断面强支护的技术应用

文章以平顶山四矿戊九采区巷道设计为例,对矿井通风优化设计原理进行简要阐述,并重点解析大断面强支护的支护形式和技术参数设置,为采矿行业矿井通风设计及支护结构的研究提供重要参考依据。

强卸压强支护下综放工作面自燃隐患治理研究

针对综放工作面强卸压强支护形势下防火特点,采取超前钻孔、架前钻孔及卸压大孔、两顺槽采空区多设检测点取样分析、探寻变化后综放面的自然发火规律,做到提前预判、评价防火预处理效果;采取两顺槽采空区埋管注浆对漏风通道封堵,采空区注氮,端头放煤、后溜矸石填隙减少采空区遗煤,有效预防了采空区大面积自然发火。

超强支护技术在深部破碎围岩巷道修复中的应用

以刘桥一矿地质条件为基础,针对该矿深部破碎围岩巷道修复加固进行分析,提出了超强支护技术方案,并进行了现场工业性试验,试验结果表明,该项技术能有效控制深部破碎围岩巷道变形失稳。

深部煤矿巷道等强支护力学理论与技术

本文分析总结了国内外煤矿巷道支护方式的发展历程.国外煤矿巷道支护方式经历了型钢被动支护到锚杆-索主动支护的转变;我国煤矿由于埋深不断加大,巷道地质环境复杂,支护方式整体经历了被动支护→主动支护→强主动支护→强被动支护的发展轨迹.基于国内外支护现状,特别是受钢管混凝土支架支护技术启发,提出了深部煤矿巷道等强支护力学理论,其核心为基于巷道轴比与地应力关系,通过“深层应力调控、浅层岩性改善和表层结构支护”三位一体支护技术体系对巷道开挖后形成的不规则应力场进行调控,使巷道围岩应力场恢复至与地应力场相匹配的等强状态.具体支护技术措施包括:开槽卸压或钻孔卸压将巷道围岩高应力区域转移至深部;纳米基注浆加固材料填充微小裂隙,打设锚杆-索提高巷道围岩内聚力与摩擦角,改善巷道围岩整体自承载性能;钢管混凝土支架或U型钢为巷道围岩提供足够表面支护阻力,控制巷道围岩变形.深部巷道等强支护技术已初步在深部典型矩形巷道、圆形巷道、直墙半圆拱形巷道中进行应用,并在山西潞安王庄煤矿、新元煤矿与晋能控股装备制造集团胡底煤矿等深部软岩动压巷道的大变形控制中取得良好应用效果,为深部煤矿巷道支护提供了新的支护理念及有效控制技术.

隧道交叉口开挖支护施工技术研究

巴日乡帕拉行政村至色如自然村公路工程位于西藏自治区昌都市察雅县巴日乡境内。察雅县位于西藏自治区东部、昌都市南部。2#隧道主洞与支洞交叉口作为主要的业主要的防洪度汛项目,如何安全、快速的将2#隧道贯通,成为了项目的关键。2#隧道支洞快速进主洞,增加工作面成为了关键。采取弱爆破,短进尺,强支护。分段开挖,分段支护的施工方式进行施工。有效的措施和科学的手段来保证安全、质量和进度目标,是本文研究的重点。对今后类似工程隧道交叉口开挖支护施工有一定借鉴作用。

超大采高液压支架支护安全特性研究

针对燕子山矿12401工作面超大采高液压支架稳定性问题,通过建立超大采高液压支架群组-围岩耦合模型,利用模型分析工作面及顶板的不同因素对模型的力学影响,得到不同因素影响下支架立柱上端的顶板变形和支架支护强度的变化规律,进而得出能有效适应工作面顶板变形的支护策略,分析工作面超大采高液压支架的强度特性,得出最高应力在液压支架上具有局部化以及区域化的特点。实际应用表明,可知理论值与试验值的误差较小,均在可接受范围内,非等强支护强度能有效控制顶板的变形,可以采用超大采高液压支架群组-围岩耦合模型来判断支架支护特性。

巷道内强主动支护与弱结构卸压防冲协调机制

为探索深部冲击地压巷道稳定性控制技术,解决冲击地压巷道支护与卸压之间的矛盾,以义马矿区常村煤矿21170运输巷为研究对象,依据冲击地压巷道的强弱强结构模型,采用理论分析、数值模拟、现场试验相结合,分析了强弱强结构消波吸能特性以及内强小结构破坏能量准则和弱结构吸能效应。根据钻孔破碎区力学特征理论推导了多次反复致裂中间弱结构卸压区影响因素,多次反复致裂半径与钻孔半径、初始应力、内摩擦角、弹性模量、降模量、峰值强度和致裂半径修正系数有关。通过数值模拟分析了内强小结构内置钢管支撑护壁技术对巷道围岩的强度和支护体结构完整性控制效果以及周围煤岩体的应力、位移的破坏规律。研究了内强小结构主动支护强化技术,中间卸压防冲弱结构的内置套管反复掏裂致裂方法,并通过微震能量监测验证了弱结构防冲吸能效应。研究结果表明:内置钢管支撑护壁技术在保护内强小结构不受破坏的作用下可以多次进行弱结构致裂,既防内强小结构松动圈裂隙扩展,又防止巷道支护层的整体失稳。工程实践表明:锚杆索主动支护+液压抬棚减跨强力支护+卸压防冲弱结构组成的“内支-外卸”组合技术,微震监测显示震动能量减少了50%,巷道两帮位移和顶板下沉显著较小,有效维护了巷道围岩稳定性,保证了工作面顺利安全回采。

超高强锚杆支护技术在沿空掘巷中的应用

基于巷道围岩控制理论及超高强锚杆支护技术体系,提出了在沿空掘巷中采用超高预应力支护技术。通过在现场进行工业性试验以及矿压观测,研究巷道围岩在超高强支护下的变形状况,结果表明超高强锚杆支护技术能够增强巷道围岩的承载能力,改善围岩的应力分布,有效的控制巷道变形。并结合谢桥矿1252(1)轨道顺槽的工业性实验,对沿空掘巷巷道的围岩变形进行分析,矿压观测表明巷道的支护效果良好,有效的控制了巷道变形。

不等强锚杆支护技术在常村煤矿动压巷道的研究与应用

矿井随着采深的不断增加,瓦斯涌出量急剧增加,威胁矿井安全,通过采取在两个工作面之间共用瓦斯尾巷的方法解决这一问题,在两个工作面采动的影响下瓦斯尾巷的支护变得更加困难。本文通过利用FLAC3D软件模拟瓦斯尾巷在等强加固支护和不等强加强支护情况下的变形破坏情况。通过分析比较结果表明瓦斯尾巷顶底板、两帮移近量等强加强支护的情况超前支承压力影响下急剧增加,而采用不等强支护技术能有效控制巷道变形,且在二次动压的影响下可以确保围岩稳定。