深部硐室群围岩蠕变特征及稳定性控制

为了探究深部硐室群围岩蠕变特性和不同锚杆间排距对围岩变形的抑制作用,本文以陈四楼煤矿深部硐室群为研究对象,采用室内实验对深部硐室群砂质泥岩试样的蠕变特性进行分析,通过数值模拟方法对锚杆间排距和硐室群的支护效果进行研究。研究结果表明:随着荷载水平的增加,岩石轴向变形不断增加,当荷载增加到0.9σc时,岩样发生蠕变失稳破坏;深部巷道随着锚杆间排距的增加,围岩应力及变形均呈现先减小再增加的特征,当间排距为0.5 m时,可以较好地实现围岩与锚杆的耦合支护效果;将0.5 m的锚杆间排距应用到深部硐室群时,硐室群顶板及两帮应力分布更加均匀,围岩整体变形量较小,现场监测表明,硐室围岩底鼓量最大,顶板下沉量次之,两帮收缩量最小。

地下深部硐室的温度应力场

在考虑了花岗岩弹性模量和泊松比随温度变化的基础上,利用有限元软件ANSYS对核废料处置库在不同温度下的温度应力场进行研究。通过分析发现,根据常温时花岗岩弹性模量和泊松比计算得到的热应力与根据不同温度下花岗岩弹性模量和泊松比计算得到的结果相比较,随着温度的升高,两者差别从20%增加到60%。

深部硐室群巷道围岩变形机理及控制技术研究

针对陈四楼煤矿深部硐室群巷道围岩变形量大、难支护等问题,通过现场取样,测得硐室群围岩物理力学参数,依据松动圈理论计算出松动圈大小为2.63~3.11m,大于锚杆长度,表明锚杆无法满足支护需求;并利用FLAC^(3D)软件进一步研究了硐室巷道开挖后巷道围岩应力分布及变形特征,分析了硐室群巷道围岩变形破坏机理,表明地应力复杂、支护强度不足、底板未支护是造成围岩变形破坏的主因。基于理论分析和数值模拟提出采用“锚网索注浆加固组合控制技术”对巷道顶底板围岩进行加固,数值模拟结果显示:巷道围岩变形得到了有效控制,顶板最大变形量为30mm;现场监测结果显示:180d内顶板最大变形量为30mm,达到了理想加固支护效果。

深部硐室对拉锚索支护技术应用

基于宜兴煤业埋藏1 023 m的深井硐室锚索、锚杆加固失效,顶板下沉0.5 m,底鼓严重,喷浆开裂,二次维护困难等问题,采用对拉锚索加固对其硐室的顶底板加固,有效控制了围岩变形,有良好的加固效果。

联合支护技术在矿井深部硐室加固中的应用

随着矿井开采深度的增加,深部大断面峒室单纯依靠锚网喷支护难以维持巷道的长期稳定,曹庄煤矿在翻修-480m泵房时,经过论证采用"锚网喷索梁注"联合支护加固技术,取得了较好的效果。

双柳煤矿深部硐室施工工艺技术的应用

文章基于双柳煤矿深部硐室顶板压力大、岩层硬度小等特点,为了确保硐室施工安全及满足支护要求,采用导硐工艺,解决了施工及支护难题,满足了矿井正常生产需求。

深部强采动大巷硐室修护补强技术——以万家庄煤矿为例

以万家庄煤业2#煤层深部强采动一号变电所硐室为工程背景,探究深部大巷硐室强采动破坏机理及强采动围岩稳定性控制原理,分析深部强采动大巷硐室修护补强方案,并结合现场工业性试验优化相关支护技术参数。研究结果表明:2#煤层顶板为复合软岩顶底板,极易受到采场周围的岩层运动、应力集中和应力重新分布的影响,导致一号变电所硐室围岩矿压显现剧烈;煤壁前方支承压力幅值随着远离工作面呈现出近场快速增加、远场缓慢降低的趋势;硐室受到的采动影响较为剧烈,在两翼工作面回采期间,围岩最大变形量为155.8 mm,支护效果显著改善,有力地保障了工作面安全高效回采。

深部硐室围岩分区破裂化现象数值模拟研究

围绕深部岩体工程的分区破裂化现象,通过数值模拟方法研究了深部硐室围岩分区破裂化现象产生的力学机理及其应力的变化规律。针对深部圆形硐室围岩,分别对应力状态Py>Px、Py=Px、Py<Px进行数值模拟,发现了深部围岩产生的应力集中现象。当应力集中的应力值超过岩石的强度时,就会产生分区破裂化现象。

深部泵房硐室群破坏原因及控制对策研究

随着开采深度的不断增加,深部泵房硐室群的支护问题变得越来越严重,采用传统的硐室群布置方式和支护方法已经难以保证在服务年限内安全使用,深入研究深部泵房硐室群稳定性控制对策势在必行。通过现场工程地质条件调查和理论分析,研究了夹河煤矿深部泵房硐室群破坏特征,总结了破坏原因,提出了该矿深部泵房硐室群集约化设计方案及配套支护技术,现场应用效果良好。

深部大断面硐室围岩变形及控制技术

采用数值模拟方法分析了赵固二矿一800 m泵房围岩变形原因及控制技术。认为深部大断面硐室围岩应力集中区距离硐室中心较远,但底鼓较为明显,支护方案设计时应重点关注。基于此提出了主动支护与被动支护联合支护方案,首先锚网喷支护,其次双底拱刚性支架联合支护,第三围岩注浆加固。工程应用表明,锚注+刚性支架支护能有效控制圆岩变形,满足泵房保持长期稳定的要求。

深部软岩硐室底鼓治理优化研究

底鼓作为深部硐室围岩变形与破坏的主要方式,一直是煤矿深井开采及其他地下巷道工程中难以解决的问题之一,如何有效地控制底鼓成为硐室支护中首要考虑的问题。研究从底鼓治理优化研究着手,根据深部矿井高地应力硐室的地质赋存特征,结合淮南地区潘一东矿-848m水平硐室地质条件,提出一套科学有效的技术措施,运用离散单元法分析软件,建立底板加固的数值计算模型,通过对四种方案巷道周边塑性区分布、位移场等的分析对比,得到了较为易于维持巷道及底板稳定的底鼓治理优化设计方案。

深部地下硐室与应力场轴变关系及其围岩损伤破裂分析

针对深部地下硐室与地应力场之间的轴变关系及其对硐室围岩损伤破裂的影响,建立了非均质围岩统计损伤力学模型;分析了不同断面形状、地层侧压系数、构造应力场对硐室围岩损伤破裂的作用机制和影响规律,定义了地层临界侧压系数;开展了三山岛金矿西岭矿区埋深2000 m地层硐室损伤破裂数值模拟,得到了该矿区深部地下硐室设计与布置原则.研究结果表明,“等应力轴比”情况下硐室围岩应力集中程度最小,损伤破裂区面积最小;地应力场是围岩损伤破裂的根本原因,侧压系数越大,硐室顶、底板处应力峰值越大,围岩以拉伸破裂为主,围岩损伤破裂区面积随侧压系数增大呈指数性增大;随着地层深度的增加,硐室临界侧压系数不断减小并趋近于1,深部地下硐室对水平构造应力更加敏感;构造应力场诱使围岩损伤破裂程度增大,损伤破裂区向构造应力场围岩应力集中区转移,使得硐室围岩发生冒顶和岩爆风险升高.因此,深部地下硐室的设计与布置应结合实际地应力条件,硐室轴向、断面形状、轴比尽可能符合地应力条件,从而最大程度降低地应力场对硐室围岩损伤破裂及稳定性的不利影响.

深部大断面硐室二次支护技术研究

架空乘人车硐室为Ⅱ61下采区重要深部硐室,为了保证架空乘人车在服务年限内的正常使用,在其一次支护一个月后实施二次锚网索支护方案。通过数值模拟分析表明实施二次支护后支护承载结构所承受弯矩均明显减小,且帮顶支护强度明显提高,能有效控制帮顶围岩变形。

金属矿山超千米深TBM主机组装硐室破坏形式分析与支护设计研究

针对某金属矿山超千米深TBM大断面主机组装硐室的支护问题,采用现场调查、室内试验、理论分析等方法,综合考虑深部地应力情况,研究大硐室破坏形式,基于Q系统法及抛物线拱法,提出硐室支护方式及支护参数,最后运用数值模拟方法验证支护效果。结果表明:TBM主机组装硐室破坏形式为楔形体冒顶破坏,潜在破坏区域在硐室拱顶4.2 m范围内,计算Q值1.84,提出锚杆+网片+喷砼+长锚索的支护方式及其参数;数值计算表明,支护后,巷道临空面最大位移约为3 cm,顶板与两帮剪切破坏与拉伸破坏均在锚索控制范围内,锚索未发生破坏,支护效果良好;方法充分结合现场围岩情况、深部地应力条件与硐室破坏形式,适用于金属矿深部大断面硐室支护设计。

联合支护在维修矿井深部大硐室中的应用

为了提高矿井深部硐室维修的质量,避免重复维修,施工中采用锚索、36U型钢棚与注浆联合支护,为维修巷道找到了一个新方法。该联合支护维修技术的使用,能有效延长该矿深部大硐室的服务年限,锚索、36U型钢棚与注浆联合加固后,支护巷道的受力状况和维护状况得到明显改善,从根本上解决了硐室的重复维修问题。

深部软岩硐室二次支护技术研究

孔庄煤矿-1 015 m爆炸材料发放岩硐室埋深约1 050 m,硐室围岩以砂质泥岩为主,硐室若失稳将对整个采区的爆炸材料管理造成重大隐患。基于此为硐室提出了二次锚网索支护设想。在研究二次支护的时机、二次支护锚杆(索)变形匹配、二次支护混凝土喷厚的基础上,提出了硐室二次支护技术方案。方案实施后,围岩监测结果表明,硐室围岩变形量较小,围岩变形得到有效控制。

高地压硐室综合支护技术研究与应用

以华丰煤矿-750泵房巷道为例,对高地压硐室综合支护技术进行了研究。分析了巷道变形破坏的主要原因,并据此提出了采用高强智能让压锚杆锚网喷+锚棚+锚注的综合支护技术,通过监控量测对支护效果进行了分析。实践结果表明,该方法对深部硐室进行了有效支护,控制了围岩变形,保证了-750泵房的稳定和服务年限,具有较好的推广应用前景。

深部泵房吸水井硐室群围岩稳定性一体化控制技术

泵房吸水井硐室群是矿井巷道立体交叉最密集、应力最集中、最容易破坏的部位,其围岩稳定性控制效果直接影响着矿井安全生产。为解决孔庄煤矿-1015m水平深部泵房吸水井硐室群围岩稳定性控制问题,从工程地质条件分析出发,针对"三高一扰动"强烈、膨胀性软岩矿物含量高(伊/蒙混层的总量最大值达89%)、工程施工极其复杂等不利条件,通过集约化设计消除立体交叉巷道硐室群的空间效应,利用数值模拟手段确定最优施工过程,采用桁架+锚网索耦合支护技术实现围岩荷载均匀化。结果表明:深部泵房硐室群稳定性一体化控制技术能够有效地控制围岩变形和破坏,保证巷道长期稳定,具有广阔的推广应用前景。

深部大型硐室壳体均撑支护控制技术

针对当下煤矿深部支护难题,立足于服务年限长的大型硐室,提出深部大型硐室支护控制原则:全断面均撑、耦合让压及超强防冲支护。基于壳体的优良力学性能,借鉴建筑和岩土工程领域的相关技术,提出深部大型硐室壳体均撑支护控制技术:以"U型钢棚+双层链接钢筋网"并辅以混凝土整体浇筑,形成内层衬砌承重强壳体;以"浅部注浆+预应力注浆锚索+高压封闭深部注浆"形成外层围岩自承载壳体;两者组合形成沿硐室轴向的连续双层壳体结构,通过锚索高预应力张拉内层承重强壳体,在硐室全断面内提供均布预应力,实现硐室全断面均撑支护。系统分析了壳体均撑支护作用机理与技术优势,推导了内层壳体最小承载能力计算方法及硐室稳定性判据。研究成果在千米深井唐口煤矿大型绞车房硐室进行了成功实践,对于当下矿井深部支护具有重要指导和借鉴意义。

深部软岩硐室反拱形底板锚杆和浇灌底鼓控制技术的探索与应用

深部巷道所处的地质力学环境极其复杂,底鼓量明显增大,三分之二以上的收缩量由底鼓引起。巷道底鼓后影响通风、行人和运输等,特别是深部硐室的底鼓更是影响排水等设备的安全运行。为此,在对巷道底鼓原因进行分析,提出深部软岩硐室使用反拱形底板锚杆和浇灌混凝土技术,取得了较好的底鼓控制效果。