巷道交岔点顶板松动圈及加强支护范围的研究

运用FLAC3D程序,对不同巷道夹角和不同断面的交岔点模型进行了数值模拟计算。通过对计算结果的对比分析可知,交岔点顶板松动圈厚度对巷道夹角变化不敏感,一般为非交岔点巷道顶板松动圈厚度的1.3～2.2倍;但加强支护范围随巷道夹角和岩体强度的变化有较大的变化,特别是当巷道夹角小于35°时,变化急剧。

动静载组合下巷道过断层破碎带支护技术

晋煤集团长平矿5303回采巷道在掘进过程中遇到多个正断层,为了使回采巷道安全、快速地穿越断层,确定出合理的支护方法及范围。本文基于最大主应力准则和岩石断裂损伤学,分别从宏观和微观剖析了正断层破碎带在动静载组合下的破碎活化机理。在此基础上建立断层破碎带塑性破坏范围模型,结合正断层滑动机理与巷道支护理论,推导出断层扩展区和影响区范围表达式,并运用FLAC3D数值模拟作进一步分析。研究结果表明:当动静载最大主应力之和大于岩石断裂应力时,岩石发生宏观断裂;动静载产生协同效应、变异效应及共同效应,使破碎带岩石内部微观上发生不同形式损伤断裂,损伤断裂程度取决于动静载之间夹角余弦值和正弦值。5303回采巷道过断层方案确定为采用超前预注浆改善围岩强度,而后采用加密锚杆、锚索+单体支柱加工字钢的联合支护方法。根据理论计算和数值模拟结果,最终确定超前预注浆范围与加强支护范围为断层破碎带前后各10 m。

锚喷支护技术在横河煤矿17煤顺槽中的应用

横河煤矿17层煤回采工作面顺槽属于半煤岩巷。通常以细粉砂岩为多,岩层节理裂隙发育,破碎易冒,稳定性差。采用工字钢棚进行支护,劳动强度大,支护速度慢,在17层煤顺槽施工中应用了先进的"锚+梯+喷"技术,取得了良好的效果。

考虑Hoek-Brown准则的盾构隧道掌子面稳定性分析

为了研究Hoek-Brown准则下盾构隧道的稳定性,依据南昌地铁1号线东延段盾构区间隧道工程背景,采用极限分析上限法构建主动坍塌和被动挤出2种破坏模式,推导了盾构隧道掌子面外功率和内能耗散率表达式,通过MATLAB软件算法求解了掌子面达到破坏极限状态时的盾构支护力范围。并通过监测盾构掘进期间的地表位移量,发现地表最大沉降量和最大隆起量均不超过2 mm,地表变形控制良好。

隧道斜向超前系统锚杆支护效果及承载规律

为研究渝昆高铁斜向超前系统锚杆支护体系的力学特性,在乐业隧道开展了斜向超前系统锚杆现场试验,结合有限差分数值模拟,基于支护应力场的概念,实现斜向超前系统锚杆有效支护范围的定量描述,采用多指标(隧道位移差、围岩塑性区、围岩最小主应力)对斜向超前系统锚杆的支护效果进行定量评价。通过分析锚杆轴力、钢拱架轴力的分布特征,确定斜向超前支护体系的承载规律,并与现场试验结果进行验证和对比分析。结果表明:1)隧道开挖后,锚杆支护会形成支护应力场,即在开挖面附近形成了最大主应力增大区,而最大主应力的增大提高了岩体抵抗变形的能力;2)随着掌子面空间效应的减弱,斜向锚杆需要承担的围岩荷载逐渐增大,其有效支护的范围也逐渐增大;3)在掌子面附近,斜向锚杆支护提高了围岩的自承载能力,降低了拱顶、拱肩和拱腰处钢拱架的轴力,改善了钢拱架的受力特征。

邻采空区超厚复杂煤层的采掘技术

针对邻采空区超厚复杂煤层在采掘过程中出现的突出问题,提出了对综放工作面邻采空区易发生顶板断裂下沉和矿压显现强的巷道段采取超前支护和补强支护措施,从而确保采掘作业的正常进行,有效解决了邻采空区超厚复杂煤层采掘技术难题,为煤矿生产的安全进行提供了保障。

动压高帮回采巷道围岩稳定性控制研究

动压高帮回采巷道是指受动压影响严重、巷帮高度较大的巷道,该类巷道不仅在掘进期间要经历掘进过程的扰动,而且在后期使用过程中要先后经历相邻工作面和本工作面的回采扰动,使得该类巷道的围岩变形破坏过程异于常规的回采巷道,且高帮围岩的稳定性相对较弱。以某矿动压高帮回采巷道15312工作面进风平巷为研究对象,采用数值模拟和现场监测相结合的方法研究了动压高帮回采巷道变形破坏机理,并据此优化了动压高帮回采巷道的支护参数。通过分析15312工作面进风平巷的破坏特征,得出影响该进风平巷围岩稳定性的因素主要包括围岩自身强度、巷道断面尺寸、围岩所处的应力环境和围岩支护强度。从围岩自身强度低、巷道断面尺寸大和围岩所处的应力环境较为复杂的角度控制巷道稳定性较为困难,因此确定从优化巷道支护参数的角度来提高巷道整体的稳定性,即采取增大巷道两帮支护强度和支护范围的措施。数值模拟仿真结果表明,支护参数优化后的围岩支护应力场近似呈圆形,且其帮部围岩支护应力场范围较大,更适合15312工作面进风平巷围岩稳定性控制。现场锚杆和锚索受力情况监测结果表明,支护参数优化后,能实现动压高帮回采巷道的围岩稳定性控制,围岩变形量较小,控制效果较好。

基于拟动力法和响应面法的多失效模式盾构隧道掌子面抗震可靠度分析

为了研究地震作用下盾构隧道掌子面的可靠性问题,采用拟动力法分析掌子面上的地震效应。考虑主动坍塌和被动挤出2种失效模式,建立了多失效模式下盾构隧道掌子面的抗震可靠度模型。将极限分析法与响应面法相结合,求解了地震作用下盾构隧道掌子面的可靠度。与已有研究成果进行对比,本文计算结果是有效的。分析了地震力和岩体强度对坍塌压力、挤出压力及可靠指标的影响,并给出了地震作用下盾构隧道掌子面支护力的合理范围。本文方法可为求解地震作用下的盾构推力参数提供一种新思路。