高速公路特长隧道施工中的开挖支护一体化技术探析

在当今社会,随着城市化进程的加速和交通需求的不断增长,高速公路特长隧道的建设已成为解决城市交通拥堵和促进地区经济发展的重要举措。然而,特长隧道施工面临复杂多变的地质条件、工程风险和环境压力,为了确保施工的高效和可持续,开挖支护一体化技术应运而生。本文旨在探讨高速公路特长隧道开挖支护一体化技术,以便于为特长隧道工程的成功实施提供更加可靠、高效的解决方案,助力交通基础设施迈向新的发展阶段。

大断面切巷机掘支护一体化施工技术研究

针对晋能控股煤业集团某矿机掘与支护施工易出现彼此干扰,严重影响巷道实现快速掘进的问题,基于该矿工程概况,提出了可应用连续型采煤机来进行机掘施工的策略,并具体介绍了割煤、装煤、运煤以及支护工艺。通过应用机掘支护一体化技术,实现了一边掘进一边支护,不仅有效提高了巷道掘进速度,而且提升了巷道支护质量,更好地保障了巷道的安全高效生产。

支护一体化技术在软岩巷道加固中的应用

软岩巷道中由于围岩容易进入塑性区,甚至产生塑性流动而导致支护困难。初喷钢纤维混凝土+挂网+预应力锚杆一体化支护技术,糅合了柔性支护的钢纤维和刚性支护的预应力锚杆,将柔性支护与刚性支护的优点相互结合,充分发挥了围岩支撑作用,提高了支护结构强度和稳定性,该支护技术对巷道支护加固具有良好效果。

液压支架支护与抽架一体化回撤装备创新设计及应用研究

以往煤矿综采工作面液压支架回撤过程中存在顶板支护效果差、支架抽架困难等问题,导致液压支架回撤作业安全事故频发、回撤效率低下。针对以上情况,创新设计一种新型液压支架支护与抽架一体化回撤装备,该装备包括回撤支架、辅助支撑装置、抽架装置等部分,每个部分针对回撤过程中存在的问题优化设计,提高回撤作业整体效率和安全性。该一体化回撤装备在兖矿能源鲍店煤矿8304工作面液压支架回撤中进行应用,12 d时间内顺利完成120架液压支架回撤,对比以往回撤效率提高85%,工作效率高,用人少、安全系数高,而且有效降低职工的劳动强度,实现综采工作面液压支架回撤全机械化作业。

坑底固化土与支护桩一体化设计对基坑变形性能的影响

坑底加固是控制基坑变形的重要手段,对抑制基坑支护结构的侧位移及坑底隆起变形效果极为显著,但是在实际基坑工程中仅作为一种储备手段,未考虑固化土所能发挥的力学性能。为此,以实际工程案例为研究背景,以控制基坑的整体变形为目标,基于有限元软件建立支护结构和固化水泥土一体化精细模型,分析不同坑底加固的平面布置方式、固化水泥土的加固深度及力学参数(弹性模量)等设计参数对基坑变形的影响。结果表明:考虑坑底加固的一体化设计对抑制坑底隆起效果显著;0.4倍坑底开挖深度是坑底加固的临界深度。同时,给出固化水泥土的弹性模量与基坑侧位移和坑底隆起的拟合函数,为控制基坑变形的预测分析提供理论计算依据。

深埋软岩巷道围岩变形控制一体化支护技术

针对深埋软岩巷道围岩变形问题,提出深埋软岩巷道围岩变形控制一体化支护技术。首先分析了“让压—支护”围岩控制机理,进一步采用二次支护技术,通过注浆及联合支护完成一体化支护。在此基础上,利用FLAC数值模拟软件构建地质模型,获得深埋软岩巷道围岩垂直应力分布和水平应力分布,分析应用支护技术后对围岩变形位移量的控制。研究表明,利用一体化支护技术,可以有效地将深埋软岩巷道围岩变形控制在一定范围。

深部冲击地压矿井刚柔一体化吸能支护技术

为了实现冲击地压发生时不造成人员伤亡和设备损坏的目的,基于深部矿井巷道围岩变形破坏特性,提出了一种刚柔一体化吸能支护方法。采用数值模拟的方法,对比研究了柔性让压支护和刚柔一体化吸能支护对冲击载荷的力学响应,数值模拟结果显示,相对于柔性让压支护,刚柔一体化吸能支护能有效吸收能量和释放应力,应力最大值降幅达72%,能量最大降幅达96.58%,最小降幅达60.02%。刚柔一体化吸能支护技术在跃进煤矿25110工作面下平巷得以应用,有效避免了2次大能量冲击地压事故对巷道、人员和设备的破坏,验证了刚柔一体化吸能支护的防冲效果。

深井不稳定围岩锚网注喷一体化支护及机理分析

为了解决深井不稳定围岩的支护难题,采用了锚网注喷一体化支护技术,优化了两种锚杆支护工艺,探讨了挂网及喷浆对锚注支护的辅助作用,以及注浆对加固塑性区的积极影响。通过微震探测松动圈和变形量观测,得出了最佳注浆时机为围岩变形量达到30 mm;通过对不同喷层厚度下的混凝土裂缝统计及成本概算,确定了合理的喷层厚度为100 mm。一体化支护技术实施以来,围岩移近量控制在40 mm以内,围岩变形得到了有效的控制。

顶板及围岩破碎巷道一体化支护技术研究

为更好地控制顶板及围岩破碎巷道的变形量,有效解决顶板离层下沉、围岩变形严重等问题,提出了采用“锚护喷注”一体化的顶板及围岩加固技术来控制巷道变形,并借助数值模拟法检验了加固效果。检验结果表明,通过加固巷道顶板及围岩,巷道变形量明显变小,经实际应用,发现加固后的顶板不再出现离层现象,顶板变形及巷道两帮变形都相对较小,加固了巷道顶板破碎岩体,取得了较好的围岩控制效果。该研究可为类似工况下的巷道顶板及围岩控制提供参考。

综采运输巷支护转载一体化装备的研制

为了有效解决综采工作面运输巷超前支护的问题,西山煤电集团机电厂开发研制了支护转载一体化装备。该装备可替代单体液压支柱及普通超前支护支架进行超前支护,安全可靠,支护效率高,有利于提高工作面推进速度及工作面单产水平,同时该设备在运输巷和轨道巷都能应用,使用效果好,适用范围广,应用前景广阔。

复杂深基坑紧邻既有建筑物支护设计施工方案研究与应用

星火站交通枢纽工程与地铁M3、R4线在同一基坑内同期施工,紧邻国铁朝阳站西站房。通过对枢纽地铁基坑进行一体化支护设计、围护结构施工全过程有限元分析确定支护设计方案,紧邻国铁朝阳站西站房部位采取旋挖钻切断锚索、高压旋喷桩止浆墙、止浆堵漏桩、既有结构临时支撑、锚索定位、盾构穿越区域设置玻璃纤维筋等措施,保证了基坑及周边环境安全。

B_(2)-516正巷主被动一体化超前支护技术研究

为了保证B_(2)-516正巷的稳定性,通过优化支护方案,提出了注浆锚索超前支护方案。基于注浆锚索超前支护理论,确定了注浆锚索的支护强度;通过数值模拟,比较了原支护方案和注浆锚索超前支护方案下巷道的受力变形特征,确定了注浆锚索超前支护方案的可行性。采用注浆锚索超前支护和液压支架主被动一体化超前支护技术后,巷道围岩变形量较小,处于稳定状态。

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。

深井巷道控制围岩最小变形时空耦合一体化支护

采用现场实测、数值模拟等综合研究方法对深井巷道围岩变形、应力及破坏规律进行了深入研究,揭示了深井巷道时空演化失稳机理,阐明了允许巷道一定变形的支护方法用于深井巷道时围岩破坏失稳的力学本质.提出了深井巷道控制围岩最小变形支护原理,并研发了深井巷道围岩稳定性控制的时空耦合一体化支护技术.其核心是突出不同时间、巷道不同部位,强调实施不同强度一体化主动支护,实现巷道支护在时间及空间上的最佳耦合,及时地尽可能把巷道围岩变形控制在最小范围内.

深部软岩高应力巷道支护

随着矿井向深部开采，软岩矿井深部地压问题日益突出。大雁二矿因地制宜采用封闭式一体化可缩性U型钢支架支护软岩巷道，经3年的观测，这种支护方法获得成功。它较砌碹、锚网喷、网架锚喷等支护方法工艺简单、操作方便、施工速度快、适应性强、支护强度高、整体稳定性好，为深部软岩高应力巷道支护探索出一条新路。

支护与主体结构一体化地连墙施工技术研究

城市地下空间开发的需求日益增长,如何快速建造高品质的地下空间正在成为工程设计和施工人员的关注焦点。在基坑工程中采用超深超厚地连墙结构,施工期间作为基坑围护结构,运营期间作为主体结构的一部分,实现支护、主体结构一次建造成型,减少施工步骤、节省大量临时支撑施工和拆除、减少应力转换次数,确保施工和周边建筑物安全,从而提高了基坑工程施工效率和经济性。结合杭州机场轨道快线西湖文化广场站基坑工程对超深超厚地连墙的施工中成槽技术、泥浆施工、钢筋笼吊装、槽幅接头防水等关键技术进行分析,并对周边环境开展自动化监测分析地连墙施工对临近既有线的影响。研究结果表明,支护与主体结构一体化地连墙可有效控制土体变形,满足周边环境变形要求。

综采工作面坚硬顶板切顶卸压及围岩控制技术

针对亿欣煤业XV2310综采工作面坚硬顶板控制问题,采用数值模拟与现场监测相结合的方法对顶板及围岩控制进行了研究。结果表明:对工作面坚硬顶板实施切顶卸压后,有效降低了巷道顶板应力集中及变形程度。通过现场实践可知,“深孔+浅孔”组合方式的定向爆破切顶卸压方法与沿空巷道综合一体化支护技术,使沿空巷道顶板下沉量缓慢增长后趋于稳定,顶板下沉量降低53%,底鼓量降低41%,两帮移近量降低57%,实现了沿空巷道变形的有效控制。

神火煤电新庄煤矿掘进机的使用情况及选型方案研究

论文根据新庄煤矿的矿井地质情况,分析了掘进机的使用状况及存在的问题。对新庄煤矿掘进机的选型进行了综合分析和科学研究,确定了综掘设备的选型方案,对提高单头掘进进尺,具有重要的指导作用。