高强锚注技术在巷道围岩控制中的应用研究

巷道围岩在多种因素综合作用下容易发生变形和失稳现象,对施工安全造成很大影响,在地应力相对较高的条件下,采用传统支护方法难以保证巷道围岩的稳定性与可靠性,基于此,结合某巷道实际情况,对其支护过程中高强锚注技术具体应用进行深入分析,提出具体的施工工艺方法及施工效果,以期为相关人员提供参考。

深部高强锚注切顶自成巷方法与验证

针对深部高应力回采巷道围岩控制难题,以我国最大采深矿井——山东泰安孙村煤矿为工程背景,对传统沿空掘巷、锚杆(索)支护巷道进行监测分析,结果表明:巷道围岩变形量大,破坏范围广,锚杆大部分处于强度劣化区内,难以发挥支护作用,锚索受力大,接近极限破断力。为解决上述问题,系统开展了不同煤柱宽度、地应力大小、顶板围岩强度、切顶高度等影响因素下的数值试验研究,建立了顶板应力释放率、侧向支承压力提升率与围岩变形控制率等定量评价指标,对比分析了多种因素下切顶自成巷与沿空掘巷矿压变化规律与围岩控制机制。基于此,提出了深部高强锚注切顶自成巷方法,利用高强锚注提高巷道顶板完整性,利用顶板预裂切缝切断采空区与巷道顶板之间的应力传递,使巷道处于应力降低区。为进一步验证该方法的合理性,利用自主研发的地质力学模型试验系统,开展了模型试验对比研究,高强锚注切顶自成巷围岩应力比沿空掘巷平均降低20.8%,围岩变形量为后者的45.1%,应力释放与围岩控制效果明显。结合上述研究,提出了相应的工程建议,并在孙村煤矿2215工作面进行了现场应用,监测表明该方法有效控制了巷道围岩变形,实现了无煤柱开采。

基于高强锚注支护技术的巷道稳定性研究

为了对巷道进行有效支护,研究了高强锚注支护对巷道稳定性的研究,分析了高强锚注支护系统,主要是对新型中空注浆锚索、中空注浆锚杆、水泥注浆添加剂以及施工设备的分析。采用FLAC 3D数值模拟软件,分析了不同锚注条件下塑性区、应力分布,并进行了现场试验。研究得出,高强锚注支护能够有效控制巷道围岩。

高强锚注支护技术在破碎围岩巷道围岩控制中的应用

因构造带、深部高应力等原因,井下部分巷道围岩破碎,面临变形、破坏、支护困难等问题,通过理论分析、现场试验等方式,提出高强锚注支护方案,结合实际条件确定技术参数投入应用,并通过现场勘查、变形观测等,来判定应用效果。结果表明,高强锚注支护技术可以有效提升巷道围岩自我承载能力,围岩完整性及强度有效提升,巷道变形得到有效控制,为类似条件破碎巷道围岩控制提供借鉴。

高强锚注技术在巷道围岩控制中的应用

增子坊矿301盘区5#煤层辅运巷在上覆采空区煤柱应力、区域地质构造以及围岩自身松软等因素综合作用下出现围岩变形量大、支护困难等问题。为解决此问题,拟采用高强锚注技术控制围岩,并对巷道支护方案进行设计。现场应用后,巷道顶板、巷帮变形得以有效控制,其中顶板、巷帮变形分别控制在28 mm、20 mm以内,可满足巷道后续使用需要。

深井软岩巷道高强锚注支护技术

大强煤矿针对深井高地应力软岩巷道围岩变形量大、变形速度快、支护失效严重、施工劳动强度大、成本攀升等问题，进行中空注浆锚索高强锚注加固试验，改善了巷道顶帮范围内围岩物理力学性质，优化了支护结构受力状态，有效控制围岩损伤区、破裂碎胀区的演化发展。

深井软岩巷道高强锚注支护技术

大强煤矿针对深井高地应力软岩巷道围岩变形量大、变形速度快、支护失效严重、施工劳动强度大、成本攀升等问题，进行中空注浆锚索高强锚注加固试验，改善了巷道顶帮范围内围岩物理力学性质，优化了支护结构受力状态，有效控制围岩损伤区、破裂碎胀区的演化发展。

深井巷道高强锚注一体化技术与工艺应用研究

针对深部地层力学环境条件下高应力软岩巷道围岩大变形控制难题,总结分析了深部巷道围岩控制的4种技术途径,提出了深井巷道高强全锚注支护控制理念,通过高强中空注浆锚杆、高强中空注浆锚索对围岩进行大范围高压注浆,实现围岩承载结构的延扩及自承能力的提升。试验表明:高强锚注支护能够充填围岩宏观裂隙、挤压楔固密实围岩孔裂隙,改善围岩力学性能,有效控制了离层向纵深发展。

深部采区高强锚注切顶卸压自成巷方法与工程应用

要针对深部回采巷道在传统开采方式下面临的变形量大、煤炭资源浪费、超前支护复杂且代价高等问题,以中国最深矿井一孙村煤矿为工程背景,对传统留煤柱沿空掘巷巷道进行破坏机制分析,提出了“深部采区高强锚注切顶卸压自成巷”方法,建立了巷道变形控制率、锚索强度使用率、液压支柱强度使用率等定量评价指标,对比分析了围岩力学参数、切顶高度、切顶角度、注浆锚索长度、液压支柱间距等因素下巷道围岩控制效果的影响机制。在此基础上,开展了“高强锚注切顶卸压自成巷”方法现场应用,结果表明自成巷巷道断面收敛变形较小,顶板变形得到了有效控制,液压支柱被动支护可有效被注浆锚索主动支护代替,证明了高强锚注切顶卸压自成巷方法的有效性。

深部切顶沿空留巷高强锚注控制技术研究

为研究不同因素下切顶沿空留巷高强锚注控制效果,开展不同切顶角度、切顶高度、注浆加固范围和注浆加固参数等影响因素下切顶沿空留巷围岩控制数值对比试验。研究结果表明:在一定范围内,随着切顶高度和切顶角度的增加,巷道不同部位最大位移和峰值应力呈减小趋势,巷道围岩应力随距巷道表面距离的增加呈先增大后减小的变化规律;随着注浆范围的增加,巷道最大位移和峰值应力呈减小趋势,巷道顶板位移变化率大于帮部;随着注浆加固参数等级的增加,巷道最大位移和位移变化率、围岩峰值应力和峰值应力变化率均呈减小趋势,工作面超前0~10 m范围,巷道帮部位移增幅较大,工作面影响范围为超前工作面30 m和滞后工作面60 m。

深孔高强锚注技术在深井巷道修复中的应用

为研究深孔高强锚注加固技术在深井巷道修复中所发挥的作用, 基于淮南潘一矿东区11-2 采区轨道上山实际地质条件, 辅助电子窥镜观测技术对该区域支护失效及围岩破坏原因进行分析, 提出采用深孔高强注浆锚索进行巷道修复的技术方案.通过采用多点位移计、电子窥镜等观测手段进行监测, 结果表明 深孔高强锚注加固技术能够有效控制巷道围岩变形、充填破碎围岩; 采用锚注支护后, 巷道顶板及两肩窝变形量最大约为1 ~2mm, 巷道变形得到了有效控制; 深孔高强锚注加固技术对松动范围和松动程度都比较大的应力集中区巷道围岩具有良好的加固修复作用.

深部巷道高强全锚注一体化技术研究与应用

针对深部高应力软岩巷道受高构造应力挤压产生大变形失稳的难题,提出了高强全锚注全方位、大范围、深层次注浆加固围岩,实现高强中空锚杆(索)由端锚向全锚转化,同时固结围岩、提质增强,提高了围岩与支护结构体的耦合自承能力;平煤一矿三水平下延戊一上山采区回风上山试验段采用高强锚注材料、高性能中空锚杆(索)、高压注浆对围岩进行大范围、深层次锚注,并通过巷道表面位移、深部离层变形、破裂情况窥视等综合方法确定了高强锚注合理时机,实测两帮变形量小于10mm,顶板测点平均下沉变形量200mm左右,经简单修复即可实现巷道的长期稳定。

深部软岩巷道失稳原因与高强全锚注支护试验

针对平煤一矿三水平下延回风上山千米埋深软岩巷道变形量大、围岩整体收缩内敛、变形破坏持续性强的特点,采用理论分析、现场地应力实测等综合研究方法,对影响深井软岩巷道稳定的主控关键指标进行了总结分析,提出了千米深井巷道高强全锚注一体化控制理念。研究表明:三水平下延回风上山围岩变形破坏的主控因素包括:高水平应力、高主应力差、巷道埋深大、围岩松软破碎、巷道跨度效应及原支护方案未能与围岩完全耦合;通过采用高强中空注浆锚杆、高强中空注浆锚索及高强护表组件组合全锚注支护,进行全方位高强耦合控制,实现了锚杆/索锚注一体化、全长锚固及围岩品质增强,现场跟踪监测验证了高强全锚注支护体系适用于千米深井高应力软岩巷道围岩控制,具有较好的推广应用价值。

高强全锚注支护结构性能与工艺技术应用

针对高应力、软岩、动压、裂隙节理破碎岩体及其复合型困难条件巷道围岩非连续、非协调大变形控制难题,采用理论分析、室内支护材料力学实验、现场试验的综合研究方法,进行了高强中空注浆锚杆、高强中空注浆锚索结构分析、性能测试及工艺技术应用探索,提出了复杂困难条件巷道高强全锚注一体化控制理念,即通过采用高强中空注浆锚索/锚杆及高强护表构件全锚注支护,最终形成巷道围岩'协同强力护表、叠加内拱、深外拱'多层次、梯次强化支承结构;在平煤一矿回风上山进行了全方位高强耦合控制试验,长期矿压观测表明巷道围岩得到有效控制,真正实现了锚杆索锚注一体化、全长锚固及围岩提质增强。

软岩巷道失稳及高强全锚注支护分析

软岩巷道作为井下深部回采中十分常见的一种巷道形式,如何实现对其围岩稳定性的有效控制对矿井生产安全开展意义重大。文章以此为着手点,针对软岩巷道失稳及高强全锚注支护开展探究。笔者结合具体工程实际,文中在分析软岩巷道失稳原因的基础上,对巷道围岩支护设计原则作出总结,并基于此提出高强全锚注支护工艺,希望能够为其他矿井相似工程的开展提供借鉴与参考。

中空注浆锚杆在潘一矿东井软岩巷道中的应用

针对潘一矿东井-842m东翼1号回风大巷难以支护的问题,在分析该巷道变形破坏影响因素的基础上,结合高强锚注支护技术的特点,提出了以新型树脂药卷式中空注浆锚杆为基础的高强锚注支护体系。工程试验表明,该加固方案有效地控制了巷道围岩变形,试验取得了良好的支护效果,为淮南矿区其他相似条件下巷道围岩控制提供了参考依据。

深井软岩巷道高强全锚注支护机理与技术应用

针对深井巷道围岩脆延性转化及地质（工程）软岩大变形力学特性,通过力学试验、实测检验等综合研究方法,对高强锚注支护作用机理进行了初步探索。研究表明：高强全锚注支护实现了由传统端锚向全锚的转变,支护系统刚度提高了5.8倍,抗剪强度提高了0.4~0.5倍,扩大了支护结构的有效承载范围,改善了围岩应力状态,提高了围岩自承能力;平煤一矿千米埋深回风上山试验段采用高强中空注浆锚杆、高强中空注浆锚索进行高强全锚注支护,巷道两帮移近量5 mm,顶板最大变形量600 mm,相比原支护,显著降低了围岩变形量,简单修复即可实现巷道持久稳定。

深井软弱围岩巷道变形破坏机理及支护技术研究

为解决赵楼煤矿七采区辅助运输巷变形严重的难题,通过现场监测分析原支护方案条件下软弱围岩变形破坏机制,围岩易膨胀、软化,承载能力低,巷道所处应力场复杂,支护材料支护潜力无法有效发挥,巷道断面尺寸大是巷道变形破坏的主要原因。提出增加顶板护表面积、注浆加固、施加高预紧力、关键部位加强支护等具体措施,并实施了高强锚注支护试验方案。结果表明:高强注浆锚杆、锚索受力均呈现出"顶板>右帮>左帮"的趋势;顶板、底板、右帮和左帮变形量比原支护方案分别降低了79.7%、81.9%、80.0%和77.8%,说明高强锚注支护方案能够有效控制围岩变形。

袁店一井煤矿深部复杂构造区失修岩巷综合控制技术研究

为了解决煤矿深部复杂构造区岩巷冒顶、底鼓等支护失效问题,以袁店一井煤矿深部复杂构造区失修岩巷为工程背景,提出高强锚注综合控制系统来保持围岩的完整性和稳定性。利用FLAC^(3D)软件建立典型岩巷高强锚注综合控制技术方案的数值计算模型,分析强力锚固约束支护技术方案以及锚注一体化补强支护技术方案对围岩稳定性的影响。提出具体“高强锚注”主动支护技术方案,并且在103大巷进行现场试验。后续监测表明支护效果良好,切实解决深部大规模复杂构造区岩巷长期稳定性控制难题。研究成果对于指导深部复杂构造区岩巷围岩控制具有一定的理论与工程意义。

Failure mechanism of bolting support and high-strength bolt-grouting technology for deep and soft surrounding rock with high stress

In deep underground mining, the surrounding rocks are very soft with high stress. Their deformation and destruction are serious, and frequent failures occur on the bolt support. The failure mechanism of bolt support is proposed to solve these problems. A calculation theory is established on the bond strength of the interface between the anchoring agent and surrounding rocks. An analysis is made on the influence law of different mechanical parameters of surrounding rocks on the interfacial bond strength. Based on the research, a new high-strength bolt-grouting technology is developed and applied on site. Besides, some helpful engineering suggestions and measures are proposed. The research shows that the serious deformation and failure, and the lower bond strength are the major factors causing frequent failures of bolt support. So, the bolt could not give full play to its supporting potential. It is also shown that as the integrity, strength, interface dilatancy and stress of surrounding rocks are improved, the bond strength will increase. So, the anchoring force on surrounding rocks can be effectively improved by employing an anchoring agent with high sand content, mechanical anchoring means, or grouting reinforcement. The new technology has advantages in a high strength, imposing pre-tightening force, and giving full play to the bolt supporting potential. Hence, it can improve the control effect on surrounding rocks. All these could be helpful references for the design of bolt support in deep underground mines.