Study on Repairing Permanent Transportation Roadway in Deep Mining by Bolt-Shotcrete and Mesh Supporting

The roadway support in many places of Jiulongkou Colliery, Fengfeng Mining Bureau, such as in the Permanent transportation roadway, was failed or locally caved, which seriously affected the colliery’s coal production performance and safety. Based on analysis of supporting objects for roadway repairing, this paper proposes the supporting parameters and condruction technics. The industrial ted of 70m long roadway repairing shows that the proposed parameters and technics of bolt shotcrete and mesh support for roadway repairing are reasouable, bring good technical and economic results for the colliery, and the repairing is successful.

Rock Mass Characterization and Support Design for Underground Additional Surge Pool Cavern—A Case Study, India

For better rock mass characterization and support design, 3D engineering geological mapping was carried for the heading portion of the under construction 200.00 m long, 68.75 m high and 20.20 m wide underground additional surge pool cavern of a Pranahitha-Chevella Sujala Sravanthi lift irrigation scheme package 8, India. To study cavern behavior, 3D geologic mapping of heading portion is very important for large cavern for predicting geologic conditions in benching down up to invert level, planning support system, selecting inclination for best location of supplemental rock bolt and choosing strategic locations for various types of instrumentation. The assessment of Tunnel Quality Index “Q” and Geomechanics classification for the granitic rock mass was done based on the information available of the rock joints and their nature and 3D geological logging. Hoek-Brown parameters were also determined by the statistical analysis of the results of a set of triaxial tests on core samples. On basis of geological characteristics and NMT Q-system chart, support system is recommended which includes rock bolt, steel fibre reinforced shotcrete and grouting. To evaluate the efficacy of the proposed support system, the capacity of support system is determined.

浅埋大跨岩质隧道主动支护作用机制研究与应用

预应力锚杆主动支护技术在隧道工程的应用日益增多,但其对浅埋大跨岩质隧道的适用性及作用机制尚未明确。以青岛地铁暗挖车站为依托工程,开展调研分析、数值计算和模型试验,对比分析预应力锚杆与非预应力锚杆对块状围岩的支护作用,从围岩应力补偿、块体围岩挤压成拱和危险块体控制3个方面研究浅埋大跨岩质隧道主动支护作用机制及理论模型,并进一步开展现场应用。结果表明:原支护方案主要沿用了土质隧道支护理念,对岩质围岩自承能力的认识和利用不充分;锚杆预应力(100 kN)使围岩拉应力区消失、塑性区大幅度减小,并使围岩结构面的法向挤压接触应力提高约0.2~0.3 MPa,有效控制结构面两侧岩体的滑移错动,提升了隧道围岩整体稳定性;建立的主动支护理论模型将传统主动支护应力补偿对象由开挖面聚焦至岩体结构面;主动支护新方案较原支护方案的支护材料减量约30%,工期缩短约17%,隧道沉降量减小约50%。

基于松动圈支护理论的缝管式锚网喷支护技术在马坑铁矿的应用

缝管式锚杆施工工艺简单、效率高,在受爆破振动影响下,具有随着围岩发生变形愈加显著,缝管式锚杆锚固力增大愈加明显的特点,在矿山巷道支护中被广泛使用。为避免缝管式锚杆与岩体一并发生垮塌,影响矿山安全,马坑铁矿基于松动圈支护理论,通过锚杆悬吊理论计算得出合理的缝管式锚杆长度、网度等,最终确定缝管式锚网喷支护技术适用范围,并在马坑铁矿井下巷道得到广泛使用。该缝管式锚网喷支护技术的应用,保证了井下矿山巷道在生产过程中的安全及稳定。

多中段联合开采围岩扰动效应及采矿进路支护技术

受多次开采扰动影响,多中段联合开采过程中采场围岩稳定性差,地压显现剧烈,采矿进路支护难。以白象山铁矿-470,-430和-390 m中段联合开采工程为研究背景,采用大型相似材料模型试验及采场围岩数字照相变形量测技术,揭示多中段联合开采采场围岩应力变化特征及上覆岩层移动规律。研究结果表明:各中段逐分层向上回采对上覆岩层产生了累积叠加扰动效应,导致采场围岩反复承受荷载(多次扰动)而失稳破坏;各分层矿体下沉量随开采步的推进呈先增大后减小的趋势,采空充填区中部位置附近覆岩的下沉量最大,采场围岩变形具有明显的阶段性增长特征。各中段保留矿体(顶柱)对维持采场围岩稳定、减弱相邻中段间的采矿扰动和降低上覆岩层的变形破坏有积极的作用,受多中段联合开采扰动影响较大、完整性破坏严重的中段保留矿体中的应力可突然释放,出现了局部或整体失稳,威胁采场围岩整体稳定性。确定多中段联合开采扰动条件下采矿进路切圆拱断面形式,其拱高为2.0 m,提出锚网索喷联合支护技术,有效控制采矿进路围岩变形与破坏。

反井锚喷支护立井围岩稳定性分析

针对锚喷支护在用于反井成井支护时,存在由于未区分不同地层的支护需求而存在设计保守、安全系数过高的问题,可利用数值模拟方法确定立井不同深度断面围岩支护前后的应力、位移改善程度,利用立井围岩受力特性对支护设计进行验证和优化。基于安平煤业矿区新增回风立井工程,建立了井筒支护三维有限元模型,以应力和位移指标对开挖直径为5.3 m,深132 m的基岩段反井井壁进行了稳定性分析、支护效果分析及支护方案优化。结果显示锚喷支护后立井围岩的水平位移改善程度最大可达51.37%,围岩最大主应力由拉应力变为压应力,锚杆与混凝土在不同岩层中发挥的支挡作用效果不同,围岩强度高和稳定性好的区段单独喷射混凝土支护即可达到联合支护的效果,因此可根据实际情况选择和优化支护方式。最后将数值计算结果与工程实测结果进行对比,验证了有限元分析在立井围岩锚喷支护分析中的可靠性。

西柏树矿巷道预注浆技术研究及应用

西柏树矿24号脉855 m中段西脉外运输巷围岩破碎,伴随有较大涌水,使得掘进存在安全隐患大、单班台效低、支护费用高等问题。为了确保巷道掘进的安全及效率,提出了超前探水结合超前预注浆、超前长锚杆支护技术措施,给出了注浆孔工程布置、注浆工艺参数,并进行了现场应用。结果表明:使用超前预注浆堵水、注浆加固,结合超前锚杆,保证了掘进速度,安全系数大大增加,有效减少了人员在淋水环境下作业时间,取得了月进尺45 m,支护成本下降13%的经济技术指标,可为类似矿山提供参考。

8102高应力软岩巷道支护参数设计与应用

8102高应力软岩巷道拟使用锚网索喷+锚注联合支护方式,并设计了支护参数。本文采用FLAC3D模拟未支护、初次锚网索喷支护、二次锚注支护后巷道围岩变形及塑性区分布情况,分析可知,设计的支护参数可保证8102巷道围岩稳定性。现场围岩变形量监测结果表明,巷道围岩变形主要集中在前30 d内,二次锚注支护需在初次支护30 d后进行。

马兰矿采面轨道巷过陷落柱锚注支护技术试验

为解决巷道掘进过陷落柱围岩控制难题,以马兰矿10607采煤工作面轨道巷揭露S158、S163陷落柱为工程背景,巷道过陷落柱采取加强支护技术措施,包括破碎围岩改性提高围岩强度、高强度锚网形成主动支护结构、支护结构及围岩表层硬化,经现场试验表明揭露陷落柱区域巷道位移量相对较大,变形时间相对较长,但巷道整体变形可控,效果良好。

泥质胶结顶板巷道围岩控制技术研究

某煤矿10301运输巷顶板为泥质胶结软岩,巷道围岩控制面临顶板变形量大问题。现场取样分析,发现该煤矿10301运输巷顶板岩层中黏土类矿物成分较高,且岩体遇水容易崩解、裂隙发育。根据现场条件并结合邻近矿井此类巷道围岩控制措施,提出采用高强锚杆(索)+钢筋网+喷浆的方式控制围岩,通过锚杆(索)及钢筋网提高顶板岩体支护强度,采用喷浆及时封堵巷道围岩并给顶板一定支护力,现场应用后,该煤矿10301运输巷围岩始终在较小范围内,可满足巷道后续使用以及采面回采需要。

景福矿6煤轨道大巷支护技术参数优化与应用

景福矿6煤轨道大巷服务时间长,为避免巷道多次重复返修,采用FLAC3D模拟5种不同锚网索支护参数时的围岩变形量,发现巷道掘进后顶板变形量较大,两帮及底板处于应力降低区,围岩变形量相对较小,方案5最大顶板下沉量为112.8 mm,支护效果最优。结合巷道地质条件,采用锚网索+喷浆联合支护方式提高围岩强度。现场监测结果表明,支护后平均顶板下沉量和两帮移近量分别为61.1 mm、26.9 mm,取得了良好效果。

金川镍矿不良岩层巷道变形与支护研究

金川镍矿是我国最大的地下有色金属矿山,该矿具有地应力高、围岩破碎的特点,巷道支护是金川镍矿面临的一个严峻的问题。介绍了金川镍矿围岩的工程地质分类、地应力的分布规律和不良岩层围岩的基本特征,总结了金川镍矿不良岩层巷道的变形破坏规律,评价了过去该矿所用的各种巷道支护方式,并介绍了金川镍矿不良岩层巷道支护的新方法:采用强力喷锚网支护作为一次支护,尽快的提供支撑抗力,有效的阻止围岩松散,并在有制约的条件下,容许围岩变形缓慢发展,使围岩应力得到一定释放。二次支护采用锚注式支护方式,使浆液注入岩体裂隙,配合喷锚支护,可以形成多层组合拱结构,扩大了支护结构的有效承载范围,改变了围岩的松散结构,提高了支护结构的整体性和承载能力。在局部围岩不稳固地段,采取喷锚网支护、网钢构架支护、U型钢拱架支护及现浇钢筋混凝土支护等措施,进一步提高支护强度,避免巷道的变形破坏。目前,这一新的支护方法已经在金川镍矿逐步推广应用。

在构造应力场中采动对底板运输巷道稳定性的影响

利用有限元软件,建立了底板运输巷道锚喷支护稳定性分析的三维计算模型,分析了在范各庄煤矿构造应力场条件下不同工作面回采顺序对底板运输巷道稳定性的影响。提出在构造应力场中,开采运输巷道上方的煤体使巷道产生拉伸形变是巷道破坏的主要根源。指出在保留上方煤柱使运输巷道处于近似双向等压条件下,以减轻或避免回采引起的支撑压力的强烈影响,为在高水平应力场条件下底板运输巷布置的重要原则。经开滦范各庄工程实践检验,输运巷道使用期间减少了维护量,并保持了巷道稳定。

加锚断续节理岩体断裂损伤模型在硐室开挖与支护中的应用

应用断裂力学与损伤力学理论,对复杂应力状态下脆性断续节理岩体的本构模型及其断裂损伤机制进行研究。根据应变能等效的方法和自洽理论,建立加锚断续节理岩体在压剪、拉剪应力状态下的断裂损伤本构模型;且建立裂纹在压剪和拉剪状态下的损伤演化方程。基于以上的本构模型和损伤演化方程,编制三维有限元程序,并将其应用于琅琊山抽水蓄能电站地下厂房硐室开挖与支护工程的稳定性分析中,研究地下厂房硐室在开挖支护过程中的稳定性。重点分析硐室围岩在开挖过程中的应力状态、变形特性及损伤演化过程。将计算所得出的硐室开挖边界附近的位移值与原型观测值进行比较,得出一些对工程有指导意义的结论。

深部软岩巷道耦合支护优化设计及应用

针对旗山矿-1000m水平北翼轨道联络大巷的具体工程地质条件,分析了巷道变形、破坏状况及其原因,提出了该巷道工程支护备选方案。在此基础上,对几种备选方案用数值模拟进行了优化选择和耦合设计,提出了锚喷网索+底角锚杆+注浆的支护方案。现场施工监测结果表明,该设计方案可有效控制该类巷道围岩的稳定。

黄土隧道网喷支护结构中锚杆的作用

为了检验锚杆在黄土隧道中的作用,在某黄土隧道中设置有系统锚杆和无系统锚杆2个长为30 m的试验段,对隧道初期支护的净空收敛、拱部下沉、围岩压力、钢架应力、喷射混凝土应力、锚杆轴力和纵向连接筋应力进行监控量测。研究表明:2个试验段无论从变形还是受力上讲,同类数据均处于同一量级,说明系统锚杆对结构的稳定性作用不大;网络钢架、喷射混凝土、钢筋网共同组成的支护结构是合理的黄土隧道初期支护结构;取消系统锚杆,可以及时喷射混凝土,有利于围岩稳定,从而大大缩短工期;以Ⅳ级围岩为例,取消系统锚杆可降低工程造价10.6%。

软弱围岩隧道机械化全断面施工超前支护体系设计方法研究

保证掌子面的稳定是实现软弱围岩隧道机械化全断面施工的前提,合理的超前支护措施及参数是控制掌子面稳定性的有力手段。针对目前隧道超前支护设计方法不完善且多依赖于工程经验的现状,提出隧道超前支护体系定量化设计方法。基于经典楔形体模型,推导了考虑四种常用超前支护措施(掌子面喷混凝土、超前管棚、掌子面锚杆、掌子面预注浆)时掌子面稳定系数K的计算公式,提出了掌子面喷混凝土支护力P1、掌子面锚杆支护力P2、管棚支护下围岩压力折减系数α1、掌子面预注浆加固后围岩黏聚力增大系数α2的计算方法,制定了隧道超前支护体系设计流程,并以郑万高速铁路荣家湾隧道为背景验证了该计算方法的合理性。研究成果可以为软弱围岩隧道超前支护体系设计、优化提供理论支撑。

地下厂房岩锚梁裂缝成因分析

针对水电站地下厂房开挖过程中出现的岩锚梁与围岩结合部位的纵向裂缝,结合地质资料、监测成果和施工过程,对岩锚梁裂缝产生的原因进行较为详细的分析,认为裂缝形成的时间在2006年10月底至11月初,即地下厂房进行第V层开挖施工期间;裂缝段围岩的差异变形是裂缝产生的主要原因;导致围岩差异变形的地质原因是存在岩脉断层,施工原因是支护措施不能有效地节制围岩变形。因此,考虑岩体的非连续性,加强施工期地质工作,及时预测侧墙可能出现的差异变形,并采取有力的支护措施对确保岩锚梁安全十分重要。

深部岩巷锚喷支护作用机理及其力学性能分析

针对深部岩巷支护特征,对锚喷支护作用机理进行理论分析,结合皖北某矿西翼胶带机斜巷巷道实际情况,采用数值计算软件,对深部围岩巷道不同支护方式下围岩变形及其破坏规律进行数值模拟。对锚喷支护和喷射混凝土两种支护方式下围岩的应力、位移及塑性区的变化情况等进行系统地对比分析,同时对锚喷支护中改变锚杆间距进行数值分析。计算结果表明,岩巷锚喷支护显著提高了围岩的强度和承载能力,有效地控制了深部围岩巷道的变形和稳定。

黑山铁矿露天采场边坡稳定性研究与治理实践

黑山露天采场西边坡由于断层节理发育,造成大面积滑坡,给采场安全生产造成极大威胁。采取现场编录和工程钻等手段,详细摸清了西边坡岩体断层节理情况。通过对边坡进行稳定性分析研究,制定出具体治理方案。采用地表截洪沟阻水、770 m水平预留宽台阶并在宽台阶外缘砌筑干砌石挡墙、对宽台阶实施喷锚支护加固等措施,消除了770 m水平以上边坡对下部各台阶生产作业的威胁,保证了露天采场深部的安全生产。