巷道顶板锚杆锚索支护耦合影响研究

为了研究深部回采巷道锚杆锚索支护耦合效果的影响因素,以朱集西矿11501工作面为研究背景,采用正交实验,利用FLAC^(3D)数值模拟对不同支护方案进行模拟。研究结果表明:锚杆长度、锚杆弹性模量、锚杆锚固长度、锚杆预紧力4个因素对锚杆锚索支护耦合影响较大。

深部软岩巷道支护耦合转化技术研究

通过对深部开采软岩巷道的变形破坏机理的研究,巷道变形破坏主要是由于支护体力学特性与围岩力学特性在强度、刚度以及结构上出现不耦合所造成的;且变形首先从关键部位开始,进而导致整个支护系统的失稳。因此,要保证深部软岩巷道围岩的稳定性,必须实现支护体与围岩的耦合,当锚杆与围岩在刚度上实现耦合时,能最大限度地发挥锚杆对围岩的加固作用;当锚网与围岩在强度上实现耦合时,将会使围岩的应力场和位移场趋于均匀化;当锚索与围岩在结构上耦合时,可以充分利用深部围岩强度来实现对浅部围岩的支护。同时列举了部分复合型想单一型的耦合转化技术,为巷道锚杆耦合支护技术的实施提供了依据。

破碎软弱围岩巷道耦合支护技术研究

受开采扰动破碎围岩巷道容易发生变形破坏,是矿山深部开采面临的重要支护难题。以昆阳磷矿二矿破碎、极破碎地段巷道破坏为研究背景,采用有限元分析方法分析巷道开挖后围岩位移、应力分布特征、塑性区范围。研究发现巷道开挖后两帮出现拉伸破坏,拱肩部位产生大量的剪切塑性区,顶板区域发生贯通的变形破坏机理。因此,提出采用钢拱架、锁脚锚杆、钢筋网、连接筋、喷混凝土耦合支护形式防止巷道坍塌。通过现场应用表明:采用此耦合支护技术可有效控制破碎软弱巷道围岩的变形,支护效果良好。研究结果为类似工程地质条件下的巷道支护提供了借鉴。

大倾角三软煤巷动态耦合支护技术研究及应用

大倾角三软煤巷掘进主要采用金属支架单一的刚性被动支护形式,支护效果较差,易发生变形。为了解决上述问题,研究一种大倾角三软煤巷动态耦合支护系统,在主支护结构中加入多个锚注时间指示装置,通过对三软煤巷进行地质力学评估,获取三软煤巷的多个原始地质力学参数,生成初始支护参数,现场设置支护系统并进行实时监测。根据动态地质力学参数和动态支护参数生成反馈信息,及时优化三软煤巷的动态地质力学参数和支护系统的动态支护参数,根据优化支护参数对支护系统中尚未设置好的部分进行修正。通过大倾角三软煤巷动态耦合支护方法及系统,得到最佳支护时间,以达到更好的支护效果。

超千米深井高地压托顶煤顺耦合支护技术研究

梁宝寺煤矿目前开采3煤层,埋藏深度为1030~1150m,由于煤层埋藏深、地压大,原岩应力区掘进巷道时,巷道围岩出现大范围的破碎区和塑性区,导致托顶煤巷道变形严重,严重影响矿井工作面回采。对此,矿井以3507轨道顺槽为研究对象,通过对巷道地质条件、应力分布和支护体系等进行分析,提出超千米埋深高地压托顶煤顺槽耦合支护技术,通过现场实践,支护效果良好。

煤矿运输大巷变形破坏问题及耦合支护措施分析

为深入研究某煤矿运输大巷出现的变形破坏问题,提升支护控制效果,对巷道出现变形破坏的原因进行分析,得到影响巷道稳定性的主要原因,针对性提出“U型钢+锚网索+注浆”支护的复合型支护方式,推动巷道围岩和支护体之间实现强度、刚度的有效协同和耦合。在对巷道进行返修支护后,巷道围岩变形量相对返修之前明显下降,表明返修支护方案非常有效。

三耦合支护技术在深部软岩巷道中的应用研究

随着煤层开采深度的增加,井下巷道所处环境越来越复杂,传统的巷道支护技术对深部软岩巷道的针对性较差。在巷道围岩内打设锚杆、钻孔注浆、在巷道内施作钢筋混凝土柔性壳体结构,三种支护方法耦合,可从围岩本身强度和外部受力两个方面提升巷道围岩强度和完整性,充分发挥围岩的自稳性能,与传统的锚杆锚索支护技术相比,对深部软岩巷道的针对性较强。

深部地下开采巷道失稳机理分析与耦合支护技术

为解决深部地下开采巷道围岩变形大、难支护的问题,本文以某钒钛磁铁矿深部沿脉运输巷道为研究对象,通过松动圈测试和现场调查,分析了深部巷道失稳机理,根据耦合支护技术原理,提出了“注浆锚杆(索)+钢筋网+喷射混凝土”加固支护技术,现场工业试验结果表明,采用该技术后巷道顶底板变形量为101mm,两帮收敛量60mm,围岩变形量较小,且监测结果与数值计算结果吻合,有效控制了深部地下开采巷道围岩的稳定性。

厚煤层小煤柱护巷耦合支护技术的优化与应用

长平矿原采用25~30m大尺寸煤柱护巷,为提高煤炭资源回收率,以4309工作面小煤柱沿空掘巷为工程背景,综合运用理论分析与工程类比等方法,确定小煤柱最佳尺寸为6m。沿空巷道采用综掘工艺,浅掘进、轻扰动的掘进方式,配合邻近巷道爆破切顶卸压工艺,选用锚网索耦合支护方式,及时对裸露围岩进行喷浆封闭,滞后注浆加固,有效提高煤柱抗压强度。现场矿压监测表明,巷道变形均在可控范围内,满足4309工作面安全生产需求。

浅析耦合支护技术在高应力软岩回采巷道支护中的应用

软岩巷道支护问题至今没有得到解决,特别是高应力软岩回采巷道支护难度大、返修次数多,维修费用大,严重影响生产安全。研究高应力软岩巷道稳定性问题具有经济和社会意义。

耦合让均压支护在深部开采矿井软岩支护中的应用

深部软岩巷道围岩控制面临围岩变形量大、支护体受力大以及围岩控制困难等问题,是矿井深部开采期间需解决的现实问题。以11306运输巷围岩支护为工程背景,针对巷道埋深大(平均埋深680 m)、围岩松软(顶底板为砂质泥岩、泥岩)问题,在分析原有锚网索支护体系失效原因基础上,提出将耦合让均压支护应用到巷道围岩控制中。耦合让均压支护中使用的让压蛇形锚杆、让压鸟窝恒阻锚索及“JW”钢带、柔性纤维网等均具有抗变形能力强、支护强度大优点,同时让压蛇形锚杆、让压鸟窝恒阻锚索可与顶板耦合变形,可持续给顶板较大的支护作用力。工程应用后,11306运输巷顶底板、两帮变形量最大分别为191、105 mm,围岩变形控制效果显著。

深部井巷工程高预应力NPR耦合支护技术

深部煤炭资源是未来我国能源安全的重要保证,但受深部“三高一复杂”地质力学环境影响,深部井巷工程岩体大变形失稳问题日渐突出。为解决该问题,以支护-围岩相互作用为突破点,研发了具有高强度、高恒阻、大变形力学特性的系列NPR锚杆/索,构建了NPR锚杆的本构方程,并开展室内和现场综合力学试验,验证了NPR锚杆/索的独特力学特性;分析了NPR支护-围岩相互作用关系,推导了NPR支护岩体本构关系,阐明了采用NPR耦合支护后的开挖补偿力学效应,揭示了高预应力NPR耦合支护机理;结合大强煤矿实际工况,提出了深部泵房吸水井以NPR锚杆/索为核心的集约化硐室群NPR支护技术。数值分析和现场监测数据显示:高预应力NPR耦合支护技术可显著提高支护-围岩的承载特性,有效减小井巷工程岩体塑性区的分布及发展范围;支护后支护-围岩应力场趋于均匀化,围岩整体变形量减小68%以上,确保了深部井巷工程岩体的长期稳定。研究成果可为类似条件下的深部井巷工程稳定性控制提供借鉴。

极近距离煤层下伏回采巷道分区支护技术及应用

针对极近距离煤层下伏回采巷道距上覆采空区间距不等的特点,采用统一性的支护方案易造成支护稀疏或支护过度的问题。基于有效锚固层“叠加梁”理论,根据极近距离煤层层间距变化将实验地段风巷划分为“大于6.0m、4.0~6.0m和小于4.0m”三个区域,针对性提出极近距离煤层回采巷道顶板分区域支护方案,通过数值模拟计算论证了方案的可行性,并在任楼煤矿工作面回采巷道进行工业性试验。结果表明:不同区域采用针对性支护后围岩均较稳定,巷道围岩变形得到了合理的控制,巷道总体变形量较小,分区域式支护技术有效控制下伏巷道围岩变形,保证了矿井安全生产,降低了企业成本。

深部巷道钢管混凝土支架与锚杆-索耦合支护技术的理论分析与数值模拟研究

在深部巷道中使用的钢管混凝土支架与锚杆-索的耦合支护技术经常失效,导致巷道失稳。其中,增加锚杆-索的长度是一种现场常用的返修方式,但比较浪费支护材料。本文提出通过改变锚杆-索的预紧力来改善钢管混凝土支架的受力状态。首先,总结了钢管混凝土支架常见的破坏模式,并利用弹性中心法获得了钢管混凝土支架与锚索耦合支护情况下的钢管混凝土支架的内力;结果表明,施加锚索可以减小钢管混凝土支架的内力,保证其高承载力。然后,建立了钢管混凝土支架与锚杆-索在不同侧压力系数和不同耦合支护条件下的数值计算模型;进一步研究了不同侧压、不同支护方案以及在不同角度范围内增加锚杆-索预紧力下巷道围岩与支护体的应力和位移演化规律。结果表明,当锚杆和锚索预紧力分别为60和100 kN时,钢管混凝土支架与锚杆-索的耦合支护效果可以达到最佳,且最佳锚杆-索预紧力增加角度范围为15°~45°。最终将钢管混凝土支架与锚杆-索的耦合支护技术进行了现场应用,有效控制了深部巷道大变形,对深部巷道的支护方案设计具有一定的指导意义。

软岩巷道围岩刚柔耦合支护技术研究与应用

煤矿开采进入深部开采阶段后,普遍呈现出围岩变形量大、支护构件失效的技术难题。为研究针对性的控制对策,以矿典型高地应力软弱破碎巷道为研究背景,在现场矿压监测、地质雷达探测以及地应力实测的基础上,研究了此类巷道的变形规律。同时基于现场监测及分析成果,提出了以高预应力锚杆、注浆锚杆(索)和“U”型钢架为核心的分步刚柔耦合支护关键技术,并阐明了其具体支护机制。为进一步检验新支护方案的支护效果,在新掘的胶带大巷进行了现场实验,相比原支护围岩松动破坏范围减小了近50%,顶板下沉量、两帮移近量以及底鼓量仅163、135和107 mm,52 d内基本实现了巷道变形稳定,取得了良好的支护效果。

深部高应力软岩巷道耦合支护效应研究及应用

针对深部高应力软岩巷道围岩应力大,围岩变形严重的问题,以铂龙矿80101工作面为工程背景,基于深部软岩巷道变形破坏机理和耦合支护技术,设计了深部软岩巷道卸压支护技术。实践效果良好,有效控制巷道围岩变形,顶板变形量减少205 mm,保证工作的安全开采。

高预应力耦合支护系统及其在深部巷道中的应用分析

本文将xx煤矿xx运输大巷的变形破坏问题作为研究对象,对巷道出现的变形破坏问题进行了研究分析,得到导致巷道出现大变形破坏的主要原因是巷道所处地段的工程地质条件较为恶劣、巷道围岩强度整体偏低、巷道围岩的自身承载能力并没有充分发挥出来等。根据现场勘探和理论分析,提出了高预应力耦合支护方式,设计了返修支护方案。从高预应力耦合支护理念在巷道返修中的使用情况来看,巷道整体得到了有效的稳定控制,对类似巷道支护有一定的借鉴作用。

采动影响巷道耦合让均压支护技术研究

313032巷服务于31301及31303采面,在采面采动压力影响下出现较大变形,难以满足煤炭高效回采需要。基于此,提出将耦合让均压支护技术应用到313032巷围岩控制中。通过耦合让压锚杆、耦合让压锚索以及W钢带、金属网等实现支护体系与围岩耦合,共同抵抗采动影响,降低围岩变形量。经现场应用后,313032巷围岩变形量大的问题得以有效解决,在31301采动后巷道顶底板、巷帮最大收敛量分别为260 mm、198 mm,巷道不需要修整即可满足使用需要。该研究成果可为后续采动影响巷道围岩控制工作开展提供经验借鉴。

成庄矿综放面过构造破碎带耦合加固技术应用

为了解决成庄矿4321工作面过断层破碎带期间片帮冒顶、倒架歪架等问题,针对性提出深孔预注浆加固、顶板锚索补强、帮部化学材料注浆耦合加固技术,结合顶板控制、采高控制、关键设备管理等诸多辅助措施,现场实践表明,采取预注浆加固与锚索补强措施后,液压支架与顶板接触状态得到明显改善,支架稳定性明显增强,保证了工作面过断层期间的安全。

深部复合顶板煤巷变形破坏机制及耦合支护设计

煤矿开采进入深部以后,地质力学环境远比浅部复杂得多,由此引起的各种非线性力学现象越来越严重,给深部支护与开采带来很大的难度。夹河矿2442工作面上材料道复合顶板松散、破碎,采用原支护形式很难有效控制,进而加剧两帮收缩和底板臌起,严重影响巷道的正常掘进和安全生产。通过对该巷道工程地质条件的综合分析和地质力学评估,采用数值模拟和理论分析方法研究该类巷道的变形破坏机制,有针对性地提出锚网索耦合支护设计方案,现场试验结果表明该支护设计方案可取得良好的支护效果。