近距离煤层过空巷底板破坏机制及支护对策

近距离煤层群开采,当工作面下部临近煤层含有空巷,为解决工作面过空巷时综采机头塌陷,空巷顶板出现局部坍塌和区域冒顶等情况,采用理论分析、数值模拟及现场监测等综合技术手段对近距离煤层群开采的工作面过空巷底板变形破坏机制进行了深入研究。首先对工作面过空巷时底板稳定性进行了理论分析,对比了空巷支护与未支护条件下分别能承受的支架工作阻力;然后采用FLAC3D软件模拟了工作面过空巷时底板变形破坏塑性区范围和应力分布情况,结果表明空巷采取木垛支护情况下底板变形破坏范围和程度均有所降低。理论分析与数值模拟基础上,工程现场对空巷区域采用“#”字型空心木垛加强支护措施,工作面回采过程对顶板位移及应力分别进行监测,顶板下沉量不超过4 cm,最大压力不超过5 kN,保证了工作面安全顺利回采。可为相关工程类似条件下工作面过空巷回采提供参考和依据。

缓倾层状煤系软岩地层隧道围岩大变形及支护对策

针对缓倾层状煤系软岩地层中隧道围岩大变形问题,以高坡隧道为例,总结围岩大变形特征及成因,进而提出支护对策,通过有限元模拟进行支护效果分析,最终提出控制围岩大变形的优化方案并进行效果监测。结果表明:高坡隧道围岩大变形特征体现在变形量大且发生范围广,空间分布不均匀且不对称等;围岩的碎胀变形和软化膨胀扩容等是大变形的成因;提出了扩挖隧道断面为圆形、增加预留变形量、增大初期支护刚度、增加锚杆长度等围岩大变形支护对策;将隧道断面由马蹄形扩挖为圆形,对围岩变形控制效果最佳,水平位移最大值降幅35.37%,竖向位移最大值降幅29.34%,益于支护措施的协同受力,且围岩塑性区面积明显减小,分布更为均匀;优化后的支护方案能控制高坡隧道围岩长期稳定。

煤巷冒顶成因分类方法及其支护对策研究

基于近200起煤巷冒顶事故,分析了围岩体客观存在的力学性质和结构特征,系统研究了巷道典型冒顶事故与围岩体环境之间关系,提出了以煤巷冒顶控制为目标的新的冒顶成因分类标准及方法,将煤巷冒顶分为"裂隙围岩体巷道顶板局部块体坠落型"、"弱黏结层状围岩体巷道复合顶板垮落型"、"蝶形塑性区碎裂围岩体巷道顶板冒落型"和"松散围岩体巷道顶板漏冒型"4大类。在此基础上,提出了以煤巷冒顶成因分类为基础,即普通锚杆控制局部块体坠落、常规冒顶防治方法锚索或索式树脂锚杆控制小变形层状复合顶板垮落、弹簧蓄能式锚索控制大变形蝶形塑性区碎裂顶板冒落、联合支护控制特殊条件松散顶板漏冒的冒顶控制技术体系。

白象山铁矿巷道围岩稳定性分类及支护对策研究

针对白象山铁矿现有巷道围岩稳定性分类方法无法有效指导巷道支护设计的现状,基于地质雷达探测和围岩物理力学性质试验,综合采用冶金矿山锚喷支护围岩分类和围岩松动圈分类方法,制定了巷道围岩稳定综合分类表与巷道支护方案选择标准。根据白象山铁矿巷道围岩的稳定性状况,将围岩分为I到V共5类：I类围岩稳定,一般不支护或喷50~60 mm混凝土封闭围岩;V类围岩稳定性极差,采用直径20~22 mm、长度2 200~2 400 mm的螺纹钢锚杆、钢筋梯（钢筋网）以及锚索进行支护,并考虑采用型钢支架加强支护,底板铺设反底拱,实施全断面注浆加强支护。工程实践表明,以白象山铁矿巷道支护方案选择标准为依据进行巷道支护设计,针对不同巷道围岩类别选用合理的支护形式与参数,可以有效地控制巷道围岩的收敛变形,保证巷道围岩的长期安全与稳定,具有较高的工程应用价值。

玲珑金矿松散围岩主巷变形破坏机制及支护对策

为解决玲珑金矿处于冒落松散围岩内的运输主巷重新支护问题,分析该主巷的围岩变形特征,提出合理有效的支护对策。采用岩体地质力学分类法对巷道穿越的围岩进行分级。分析巷道的破坏特征及其破坏原因。提出针对冒落松散围岩巷道的联合支护对策,其特点是:设计采用一种插入两帮岩体内的超前支护支承装置,为超前插杆提供稳固的支承点;采用U型可缩性钢拱架配合两帮外八字形钢管的整体支护结构,以减少两帮松散岩体向巷道内的挤压作用。对重新支护后的巷道进行83天的围岩表面变形监测。结果表明,巷道顶底板累积移近量不超过40 mm,两帮累积移近量不超过25 mm,且日变形速率降至0.15 mm/d,巷道围岩的变形得到有效控制。

缓倾外层状结构边坡变形破坏模式及支护对策研究

高速公路开挖形成越来越多的工程边坡。缓倾外层状结构边坡作为一种典型的岩质边坡,一般情况下整体稳定性较好,但在特定的结构面组合状况下,开挖后也可能产生整体变形破坏。本文以软弱结构面和长大裂隙发育的公路工程边坡为例,通过岩体结构及边坡一定范围内已有边坡破坏现象的调查研究,采用工程地质类比和三维离散元法综合分析边坡变形破坏模式,并针对变形破坏模式的特点,提出支护对策。研究结果表明,结构面贯通坡体形成切割块体的后缘和侧缘边界时,缓倾外层状结构边坡可沿层面产生滑移-拉裂变形,若滑面与临空面具有一定夹角,边坡的变形可表现为旋转式滑移-拉裂;结构面组合控制的缓倾外层状结构岩质边坡稳定性受坡体中下部的关键块体控制,一旦关键块体失稳,将引起上部块体的连锁失稳,此类边坡变形控制的重点是对关键块体分布区域进行强支护;支护工程实施后的变形监测结果表明,基于变形破坏模式分析的边坡支护方案保证了边坡施工和运营过程中的安全。

霍州矿区煤巷围岩稳定性分类与支护对策研究

针对现有煤巷围岩稳定性分类方案不能满足霍州矿区快速发展的机械化生产需求的现状,选取了巷道围岩强度、顶板岩体完整性、采动影响以及地应力等4个方面的9个指标,依据现场大量调研和统计的样本,采用基于模糊等价关系的聚类分析方法,研究了霍州矿区煤巷围岩稳定性分类方案,并对每类巷道围岩稳定性状况进行分析,提出相应的支护对策,制订出霍州矿区煤巷支护对策选择标准。

深井高应力软岩回采巷道支护对策

通过对某矿回采巷道支护效果的调查,总结了该矿高应力软岩回采巷道现有支护方式存在的问题,阐述了该矿高应力软岩回采巷道在低围岩状态下的独特变形破坏特征,并且针对该矿井回采巷道提出了具体的支护对策。

深部软岩地下工程交叉点分类及支护对策研究

在隧道、矿山等工程建设中越来越多的涉及到深部软岩地下工程的稳定性控制等问题,也不可避免的遇到深部软岩地下工程交叉点问题,但目前对其分类及支护对策研究方面还很不完善、不系统。首先简要对深部软岩地下工程交叉点进行分类,然后总结其变形破坏特点,分析其影响因素,并且介绍了深部软岩地下工程交叉点的支护对策及力学原理。还通过现场工程实例详细分析了深部软岩地下工程交叉点支护对策,并进行参数设计,同时也对支护效果进行分析。

任楼煤矿巷道失修原因分析及支护对策

通过对任楼煤矿不同类型巷道失修原因的分析,总结出巷道破坏机理,提出相应的巷道布置与支护方式。为合理的选择巷道层位,合理的选择煤层及工作面开发顺序提供理论依据。

火成岩侵蚀复合顶板煤巷支护对策研究

杨庄煤矿45210工作面埋深大,顶板为复合顶板,受火成岩侵蚀,易发生突然冒顶等灾害。笔者采用数值模拟和现场观测分析方法,认为该巷道变形破坏机制为:因火成岩侵袭复合顶板倾斜煤巷,顶板煤岩层粘聚力和抗拉强度降低;巷道开挖卸荷后,在竖向应力作用下,顶板受拉破坏严重,顶板下沉量增加,引起煤帮受拉破坏,两帮移近量增加;集中应力区由巷道围岩表面向围岩深部不断转移,围岩塑性区由巷道表面向深处逐渐扩张,最终导致巷道的变形和破坏;提出了"强顶、固帮"的支护对策。现场试验表明,与原设计方案相比,新设计方案可有效控制巷道围岩变形,降低巷道变形量达50%以上,取得了良好的支护效果。

浅埋煤层弱黏结顶板巷道支护对策研究

针对塔拉壕煤矿2102辅运输巷掘进期间曾发生冒顶事故,为了保证弱黏结顶板巷道支护安全可靠,通过计算机数值模拟研究了主应力偏转方向为0°、15°、30°、45°、60°、75°及90°时,弱黏结顶板巷道围岩塑性区的分布特征,揭示了巷道围岩的破坏规律,当主应力偏转方向为30°和45°时,顶板围岩塑性区尺寸最大,破坏深度达3.9 m,帮部围岩塑性破坏程度较小,塑性区尺寸为0.5 m。重点对顶板进行支护,根据悬吊理论计算,提出了防冒顶的锚杆索支护参数。结果表明,顶板位移量很小,为5～12 mm,离层主要发生在0～2 m层位,占65%以上,巷道几乎不发生变形,没出现冒顶事故,基本能够保持稳定。

柳海矿软岩巷道支护对策及矿压规律研究

随着开采深度的增加,深部软岩巷道变形和破坏越来越严重,传统的支护方法难以奏效。论文以柳海矿第三系软岩巷道为研究对象,通过现场工程调查和室内试验,分析了巷道变形和破坏的主要原因,提出了相应的支护对策。通过对现场矿压观测数据的分析,得出了新支护形式下巷道矿压显现规律,验证了支护对策的合理性和可靠性。

煤矿软岩变形力学机制与支护对策

近年来作者运用现代工程地质学和近代力学理论研究软岩巷道的稳定性控制，总结、提出了软岩的定义、煤矿软岩的特点、煤矿软岩的基本力学属性、软岩巷道变形力学机制和软岩巷道支护的对策等一系列新理论，通过对12软岩煤矿的支护实践证明用该理论体系指导软岩巷道支护是行之有效的。

留顶煤大断面巷道围岩失稳机理及支护对策研究

针对余吾煤业S1203留顶煤沿底掘进大断面巷道围岩控制困难的问题,运用FLAC3D数值模拟软件对巷道围岩塑性区和主应力分布特征进行分析,得到了留顶煤大断面巷道围岩失稳机理。在此基础上提出了留顶煤大断面巷道支护原则,根据该原则,决定采用机载高阻力临时支护和高预紧力锚杆锚索支护对策,并应用于工程实践。数值模拟和现场实测均表明,该方案支护效果良好,可有效保持巷道稳定。

柳海矿深部软岩工程破坏原因及支护对策

以我国最深的、破坏最严重的第三系软岩矿井(柳海矿)为研究对象,通过现场工程地质调查和室内试验,分析了第三系软岩的工程特点及破坏原因,提出第三系深部软岩支护对策为锚网索—桁架耦合支护技术,现场应用效果良好。

柳海矿井底车场软岩支护对策研究

本文以柳海矿深部第三系HS型工程软岩的井底车场的返修工程为依托,描述分析了该矿的非线性大变形现象,通过应用转换复杂型力学机制到单一型力学机制的支护思路,提出了可行有效的支护对策,从而达到了成功支护的目的。

反倾向层状岩质边坡失稳模式及支护对策

在对反倾向层状边坡进行地质调查研究基础上,提出了4种反倾向岩质边坡失稳模式,并就其破坏机制和稳定性分析方法进行讨论,根据不同失稳模式的反向坡情况,采用相应的支护措施。水是诱发反向坡边坡失稳的重要因素,设计中应合理布置排水措施。

深部第三系软岩巷道交岔点稳定性及其支护对策研究

随着煤矿开采深度的不断增加,巷道交岔点支护将更加困难,特别是高应力强膨胀复合型软岩巷道交岔点稳定性控制,一般支护形式难以奏效。通过对柳海煤矿第三系软岩巷道交岔点工程地质特征、变形破坏状况以及室内物化力学试验结果的分析,确定了该矿软岩巷道交岔点变形力学机制为ⅠABⅡBDⅢCA复合型;并通过采用先进技术,将其转化为单一型变形力学机制。在该矿井底车场软岩巷道交岔点变形破坏治理中,采用了刚柔层桁架支护技术,取得了良好的效果。

2004年度二等奖——复杂岩层深部巷道地压及支护对策研究

本项目针对肥城矿业集团有限公司陶阳煤矿进入深部开采出现高地应力和复杂地层条件下的巷道支护问题展开了系统地研究。弄清所研究区域的高地应力条件下围岩力学特征以及蓉措峦形破坏的主要机制，为巷道支护方案的选择及参数的确定提供理论依据。