深井高应力腐蚀环境下锚杆强度劣化机理及预测

煤矿深部开采除了面临“三高一扰动”之外,还面临井下腐蚀性大气和高应力、强扰动等因素共同形成的高应力腐蚀环境,井下大气腐蚀环境等级能达到CX(极高腐蚀)级。以山东巨野煤田深部矿井为工程背景,首先分析了深井开采高应力腐蚀特征及影响因素,对锚杆杆体材料开展实验和理论研究,揭示了高应力腐蚀环境下锚杆强度劣化机理,推导了杆体强度劣化理论模型。①通过对杆体材料开展SEM、腐蚀SSRT和加速腐蚀实验发现:腐蚀会造成杆体材料的断后伸长率和断裂时间的衰减,相较于惰性条件分别减少了8.22%和8.34%;随腐蚀率增加,材料破坏形式由韧性破坏向脆性破坏转变,区域腐蚀类型逐渐由点蚀发展为均匀腐蚀。②结合实验结果、电化学理论与非均匀腐蚀模型,引入Pruckenr温度影响因子,推导出杆体材料强度劣化时变模型。深入探究该模型中服役环境温度T、杆体截面半径R和杆体材料常温腐蚀速率V_(h,298K)对杆体服役寿命的影响发现,R与服役寿命呈线性正相关;T和V_(h,298K)与服役寿命的关系表现为服役寿命衰减程度随影响因素水平升高而减小。③结合实验结果与锚杆防冲吸能原理,对巷道锚杆支护极限抗冲能力进行计算分析。结果表明,随锚杆腐蚀率增加,锚杆吸能减少,可抵抗最大震级降低,巷道动力失稳灾害发生风险增加。

高强度、高预应力锚杆对巷道支护效果的影响

应用高强度、高预应力支护理论,有效地解决了枣泉煤矿11201工作面回风巷高地应力等复杂困难巷道支护问题的重点和难点,巷道支护状况得到了明显改善,大大减小了巷道维护工程量,降低了巷道维护费用,取得了可观的经济效益。

高强高预应力让压锚杆支护技术

针对深井、高地应力破碎顶板情况下的巷道支护问题,华丰煤矿进行了大倾角高地应力解放层巷道支护技术研究。通过采用高预应力让压锚杆支护技术,在保证巷道支护效果和安全应用的情况下,有效控制了巷道围岩变形。解决了大采深、高地应力、大倾角和小煤柱顺槽支护问题。

特厚顶煤大断面全煤巷道高预应力锚杆(索)支护机理及应用研究

塔山煤矿3-5~#煤层8105工作面5105辅运巷为特厚顶煤大断面全煤巷道,受多种因素影响巷道支护困难。采用单轴、三轴压缩试验对比研究了煤体在不同围压下的破坏特征;揭示出锚杆、索的高预应力可使巷道顶煤和巷帮煤体由二向或低围压三向受力状态变成高围压三向受力状态。数值模拟结果表明,锚杆、索施加的高预应力并配套合理的护表构件可形成有效压应力区并实现预应力在煤体中的有效扩散,因而在保证可锚的前提下应尽量提高锚杆、索的预紧力,并采用合理配套的护表构件。5105辅运巷现场试验表明,高预紧力使得掘进与回采期间锚杆与锚索受力变化不明显,有效控制了巷道围岩强烈变形。

高预应力锚杆支护技术在霍州煤电的应用

在分析评价霍州煤电原有锚杆支护的基础上,重点从改进方向、高预应力锚杆支护材料体系、施工机具配套、典型条件下高预应力锚杆支护技术应用实例等方面,阐述霍州煤电集团高预应力锚杆支护技术体系的建立和推广应用。

基于高预应力锚网索的煤矿支护技术分析

为了提升煤矿井下巷道在掘进过程中的稳定性,提升支护效率和安全性,提出了一种高预应力锚网索支护方案,该支护方案采用了强力锚杆树脂加长锚固支护的架构,整体结构相对简单,支护稳定性好、效率高,根据实际应用表明该支护方案能够有效提升煤矿井下的掘进效率,确保支护过程中的稳定性和安全性。

高强度 高预应力耦合支护技术在深井软岩巷道中的应用

针对小康矿深井软岩巷道失修严重,频繁翻修,安全生产形势严峻等问题,进一步开展巷道加固技术的研究,提出高强度高预应力-耦合支护技术方案,经生产实践验证,解决了深井软岩巷道支护难的问题,实现安全生产。

高预应力锚杆支护技术及其在复杂困难煤巷中的应用

针对高应力等复杂困难巷道条件,分析了锚杆支护作用,提出高预应力锚杆支护原理,大幅度提高支护系统的初期支护刚度与强度,保持围岩的完整性,减少围岩强度降低;高预应力锚杆支护技术成功应用于枣泉煤矿高地应力巷道,巷道变形降低70%左右,巷道支护状况发生了本质改变。实践证明,高预应力锚杆支护技术可有效控制围岩变形与破坏。

预应力高强度混凝土管桩工艺的应用实例研究

预应力高强度混凝土管桩是在近现代再生混凝土和预应力技术的前提下发展起来的。在施工工地,一般采用捶击或负压的方法将其沉到地底,作为建(构)建筑物的前提,广泛运用在工业生产与工业建筑、公路桥梁、港口物流、水利水电工程等领域,在建设中发挥了重要作用。文章介绍了预应力高强度混凝土管桩的特性,以某工程为例,探索了预应力高强度混凝土管桩工艺的具体应用,最后提出了预应力高强度混凝土管桩施工的注意事项,并进行试验检测,以确保预制桩的工程质量达到标准要求。

预应力锚固高强度锚杆锚索组合支护系统在煤巷的应用

针对山西高河能源有限公司E1305胶带顺槽综掘施工,掘进期间的地质条件变化较大,顶板及围岩局部较为破碎,裂隙极其发育,采用预应力锚固高强度锚杆锚组合支护系统,来对巷道顶底板和两帮进行支护,通过矿压观测,采用这一技术能够对巷道围岩变形得到很好的控制,从而提高了巷道的掘进效率。

松散破碎煤巷高预应力锚杆支护技术研究及应用

针对松散破碎煤层条件，提出高预应力锚杆支护设计原则，认为大幅度提高支护系统的初期支护刚度与强度及护表构件面积，保持围岩的完整性，减少围岩强度降低。高预应力锚杆支护技术成功应用于石炭井焦煤公司松散破碎煤层巷道，巷道变形控制在7％以内，巷道支护状况发生了本质改变。实践证明，高预应力锚杆支护技术可有效控制围岩变形与破坏。

深井高应力区岩巷高抗剪锚杆耦合让压支护技术

针对华丰煤矿特殊的地质采矿条件,确定巷道支护系统的各种参数及支护系统的合理工况点,研发了高抗剪锚杆、锚索耦合让压支护系统,经在六水平矸石井车场通道应用,控制了巷道变形,取得了理想的支护效果。

二次动压巷道高预应力锚杆锚索联合支护

煤峪口矿2706工作面回风巷为二次动压巷道,通过采用高预应力、高强度左旋螺纹钢锚杆与1×19股低松弛钢绞线锚索支护方式,配合W型钢带及其它支护构件,实现了锚索、锚杆联合支护体系的主动支护,有效控制了二次动压巷道围岩变形量,提高了巷道围岩整体的稳定性,取得了良好效果。

高预应力让压锚杆支护巷道稳定性数值分析

针对老屋基矿煤层巷道高预应力让压锚杆支护特征,用FLAC3D软件进行了弹塑性分析。模拟结果表明,FLAC3D能够比较好地模拟煤层巷道锚固煤(岩)体变形特征和锚杆(索)受力特征。为同类煤矿巷道锚固岩体数值模拟提供了技术参考。

高强度、高预应力耦合支护技术在深井软岩巷道中的应用

针对小康矿深井软岩巷道失修严重，频繁翻修，安全生产形势严峻等问题，进一步开展巷道加固技术的研究，提出高强度高预应力耦合支护技术方案，经生产实践验证，解决了深井软岩巷道支护难的问题，实现安全生产。

淮北矿区煤巷高预应力锚杆支护技术

总结淮北矿区煤巷锚杆支护工程实践经验，举例介绍矿区主采煤层顶板赋存状况、围岩分类方法和应用高预应力锚杆支护技术的概况。

高应力煤巷钻孔卸压与锚杆支护耦合作用研究

王庄煤矿+540 m水平厚煤层大断面巷道由于应力高、顶煤强度低及大采高工作面扰动影响,巷道围岩控制较为困难。在综合分析采矿地质条件基础上,提出对煤巷实施钻孔卸压与锚杆支护耦合作用的支护方案。通过数值模拟和现场试验相结合,分析比较巷道顶底板变形规律和应力特征,确定了合理的优化支护方案,即卸压钻孔直径400 mm、间距4 m,锚杆间排距0.9 m、预紧力90 k N。在8110工作面现场应用表明,采用耦合支护方案后,巷道顶板下沉量减小30.3%,底板变形量减少8.6%。围岩变形量在设计范围内,煤柱应力降低且向深部转移。证实了耦合支护方案能有效控制围岩变形,保持围岩稳定,而且也为类似巷道的设计和加固提供了参考价值。

高应力软岩巷道高强让压锚杆支护系统试验研究

为解决云驾岭煤矿二水平南翼下山巷道掘进过程中出现的围岩变形大,且返修后仍不能有效控制巷道稳定的支护问题,采用高强高预紧力让压锚杆支护系统在二水平南翼运输下山巷道进行了支护试验。试验巷道选用Q600高强让压锚杆和直径18.9 mm的"鸟窝"让压锚索,设计预紧力分别为80和150 kN。监测结果表明:试验巷道顶板下沉量最大值46 mm,两帮移近量最大值182 mm,基本无底鼓现象,通过安装高强度、高预紧力让压锚杆高强支护系统能适应高应力软岩巷道的支护要求,实现了高应力软岩运输下山的一次支护成功。

高预应力强力锚杆锚索联合支护技术研究

针对新景煤矿地质条件复杂、应力高、巷道变形大、支护效果差等问题,结合15208进风巷顶板、煤层的具体地质条件,设计了高预应力强力锚杆锚索联合支护技术方案,确定出预应力锚杆、锚索和钢带顶板及两帮支护的形式与参数。井下试验表明:高预应力强力锚杆锚索联合支护巷道两帮、顶底板的最大变形量分别为20 mm、70 mm,锚杆锚索受力也相对稳定,保证了巷道支护的效果,并具有显著的经济效益。

火成岩侵入影响的特厚煤层巷道高预应力锚杆支护技术与应用

以塔山煤矿3~#~5~#煤层8105工作面邻空巷道5105回风平巷特厚顶煤大断面全煤巷道锚杆锚索联合支护为工程背景,井下实测分析了锚杆、锚索在煤层中的锚固性能。采用单轴、三轴压缩试验方法对比研究了煤体试件在不同围压下的承载能力,得出了锚杆与锚索高预应力对改善巷道围岩受力状态十分明显,大幅提高了巷道顶部和巷帮煤体的自承能力。数值模拟研究了不同托盘规格、无钢带及不同钢带尺寸对围岩应力场分布特征。提出了火成岩侵入影响的特厚煤层巷道高预应力锚杆支护技术,并进行井下试验。结果表明,高预应力锚杆支护技术应用后,工作面回采期间5105回风平巷顶底板移近90 mm,两帮移近179mm,巷道断面收缩率仅为3.9%。