软岩硐室锚网(索)喷联合支护工艺研究与应用

软岩条件一直是影响矿山巷道稳定的主要因素,对于软岩条件下施工的井下大型硐室,其支护稳定问题尤为重要。针对烂泥沟金矿井下软岩岩体稳固性差、支护体稳定性差、巷道变形大、返修率高的问题,依据软岩围岩变形特征和支护原理分析,结合烂泥沟金矿井下围岩条件变化特征,进行了锚网索喷联合支护工艺的研究与实践。研究实践发现,烂泥沟金矿软岩围岩暴露后及时地进行喷浆封闭处理,能够有效阻止岩块的位移,随后锚网支护加强岩体荷载承受力,待围岩充分释放变形能后,采取加强支护手段可有效控制围岩变形。监测结果表明,该支护方案取得了良好的支护效果,有效地将两帮及顶板岩移控制在允许范围。

复合顶板回采巷道稳定控制技术研究

复合顶板岩层各层之间容易产生不同的变形,导致黏结力变小,在实际生产中易出现离层破坏。通过使用锚杆(索)进行支护,可以改变围岩力学状态,有效控制围岩变形。以山西省四侯矿为研究背景,采用理论分析、数值模拟、现场监测等方法研究了复合顶板回采巷道稳定控制技术。对比锚杆应力变化曲线可知,所选用的支护方式可以有效控制围岩变形;对回风顺槽动压条件下锚固支护现状进行评价,便于优化支护方案,并为下区段工作面进、回风顺槽支护方案设计提供理论依据。

三软厚煤层锚杆索联合支护技术实践

三软煤层的围岩强度较低,巷道围岩变形较大,易导致安全隐患。为解决三软厚煤层的巷道失稳难题,以魏家地煤矿东1100回风顺槽为研究对象,采用理论分析法对巷道支护参数进行计算分析,并结合数值模拟及现场实测结果对三软煤层巷道围岩变形及控制展开研究,提出了针对性的锚杆索联合支护的设计方案。研究结果表明,三软厚煤层巷道不稳定围岩范围较大,锚杆支护范围无法有效控制围岩结构,需采用锚杆索联合支护方案。数值模拟及现场应用结果显示,锚杆索联合支护方案控制巷道围岩变形效果明显,围岩变形及巷道稳定性能够满足安全生产的要求。

近距离煤层采空区下巷道位置选择与支护技术

铺龙湾矿5112运输巷受上部采空区及残留煤柱影响,巷道掘进后围岩变形量大;通过理论计算及数值模拟分析,得到巷道布置位置与区段煤柱、边界煤柱最小错距均为9.0 m;根据上煤层采空区底板应力分析情况,对该巷道采用“锚网索+W钢带+工字钢”联合支护技术;通过现场监测数据表明,该支护方案能够有效控制围岩变形,从而保证了巷道稳定性。

晋圣上孔煤业半煤岩巷支护方案与应用

晋圣上孔煤业1903工作面轨道巷为半煤岩巷,受巷道围岩非均质性影响,原支护方案下巷道变形破坏较严重。为有效控制巷道围岩,分析1903工作面轨道巷半煤岩巷支护技术与失效原因,并结合地质条件设计了锚(索)网喷联合支护方案。FLAC3D模拟和现场应用结果表明,改进后的支护方案使巷道顶底板、两帮移近量分别减少了8.69 mm、27.04 mm,锚杆(索)受力和围岩变形量均在可控范围内。

深井大倾角煤层巷道围岩控制技术探讨

针对长城三矿深井大倾角煤层回采巷道掘巷后出现显著非对称破坏问题,分析1905S运输巷原支护失效原因,针对深井大倾角回采巷道围岩赋存特征提出锚网索联合支护优化方案。通过顶板布置高预紧力锚索提升顶板岩层承载能力,限制顶板离层变形,同时增大帮锚杆密度提升煤体抗变形能力。现场监测数据表明:采取大倾角回采巷道锚网索联合支护技术后,有效控制巷道断面收敛量,同原支护相比巷道变形量降低了60%。研究成果可为类似深井大倾角回采巷道的掘进提供借鉴。

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。

锦程煤矿21010运输顺槽支护设计及应用

为优化锦程煤矿21010运输顺槽支护方案,综合运用理论计算、数值模拟、矿压监测等手段进行探讨,确定巷道围岩稳定性类别为Ⅲ类;结合数值模拟研究确定锚网索联合支护具体参数;掘巷期间监测巷道表面变形量,成巷约30天后围岩基本稳定,顶底板、两帮移近量均小于70 mm,表面变形量在设计允许范围内,支护设计方案应用效果良好。

基于拱形理论的工作面支护方案设计及效果监测

为进一步提升综采工作面的开采效率,在对14号煤层所属工作面82203顶底板条件分析的基础上,本着高效开采的原则并采用拱形理论完成了支护方案设计;然后设计专用的监测方案对支护方案实施后对工作面顶板、底板及煤体的变形进行评估,经对数据分析发现所设计的支护方案能够对工作面围岩进行有效控制。

北翼辅运大巷支护方案优化与应用

针对百良旭升煤矿北翼辅运大巷锚网索支护存在的围岩变形量大、锚杆断裂等支护失效问题,分析认为,造成支护失效的主要原因为锚杆受力不均、预紧力偏低等。为控制巷道围岩变形,优化了支护方案。现场实践结果表明:支护方案优化后,巷道围岩最大变形量仅54 mm,变形量得到了有效控制,未出现锚杆断裂支护失效问题。

大跨度切眼分层围岩体协同支护技术研究

为保障王坡煤矿分层围岩体开切眼巷道的稳定,以3209切眼掘进支护为背景,采用数值模拟方法探究分层围岩体切眼巷道围岩破坏特征。通过现场调研和理论分析,该巷道围岩属于典型的分层围岩体,开切眼期间顶板围岩表现出破坏范围广、表面变形大、离层严重的矿压特征。依据前述围岩特征,对切眼巷道设计“高强预应力锚杆+锚索+钢筋网+钢带+单体柱”的协同支护方案,验证支护方案的围岩控制效果,结果表明:3209切眼巷道顶底板移近量最大值为169.8 mm,两帮移近量最大值为256.5 mm,巷道围岩整体稳定性良好。

基于与围岩相互作用的冻结壁弹性设计理论

冻结壁设计理论是冻结法凿井技术的核心之一。传统的冻结壁厚度弹性设计公式在冻结壁与围岩的弹性模量之比小于10时有较大的误差。为了更合理地设计冻结壁,考虑了开挖卸载作用以及冻结壁与围岩的相互作用,建立了一个更符合实际的力学模型;推导出了其弹性解析解;分析了冻结壁与围岩的应力和位移变化规律;讨论了冻结壁厚度的设计方法;基于Tresca强度条件和Mises强度条件,分别建立了新的冻结壁厚度弹性设计公式。分析比较表明,新公式较传统的冻结壁厚度弹性设计公式更合理,更节省。

基于与围岩相互作用的冻结壁塑性设计理论

冻结壁设计理论是冻结法凿井技术的核心之一。传统的冻结壁厚度塑性设计公式是在加载条件下导出的,未考虑冻结壁与围岩的相互作用和内摩擦角的影响,与实际相差较大。为了更合理地设计冻结壁,建立了考虑开挖卸载作用的冻结壁与井壁相互作用塑性力学模型,推导了应力与位移解析解,分析了各因素对冻结壁厚度的影响规律,建立了新的塑性冻结壁厚度计算公式。分析表明,新公式较传统的公式更合理,并建议选用Coulomb-Mohr屈服准则进行冻结壁厚度计算。

基于与围岩相互作用的冻结壁弹塑性设计理论

冻结壁设计理论是冻结法凿井技术的核心之一。传统的冻结壁厚度弹塑性设计公式在冻结壁与围岩的弹性模量之比小于10时有较大的误差。为了更合理地设计冻结壁,建立了考虑开挖卸载作用的冻结壁与围岩相互作用弹塑性力学模型,推导了应力与位移解析解,建立了新的弹塑性冻结壁厚度计算公式,分析了各因素对冻结壁厚度的影响规律。分析表明,新公式较传统的多姆克公式更合理,并建议选用Coulomb-Mohr屈服准则进行冻结壁厚度计算。

锚索力学性能测试与分析

为了得到不同锚索的力学性能参数,基于实验室进行的4种常用锚索钢绞线的拉伸试验和5组锚索托板的压缩试验,可将钢绞线拉伸载荷-位移曲线可分为4个阶段:初始承载阶段、弹性变形至屈服阶段、屈服后强化阶段、破断阶段。钢绞线弹性范围内的位移很小,其延伸主要发生在屈服之后,且随着钢绞线直径增加有增大的趋势。5组锚索托板承载力明显大于钢绞线承载力。托板压缩载荷-位移曲线可分为5个阶段:托板拱部形状与尺寸、底面平整度是影响托板承载力的主要因素;托板在不同承载阶段压缩变形量有显著差别;底面不平整、呈弓形的托板各阶段压缩量较大;球形垫圈发生显著缩颈变形,并逐步压入托板球窝也影响托板整体变形性能。

锚杆锚索联合支护数值模拟及现场应用

分析锚杆锚索联合支护作用机理.根据现场实测围岩参数,采用FLAC3D有限差分计算软件建立相应数值分析模型,模拟不同锚杆间距、不同锚索数量下的锚杆锚索联合支护效果,得出合理、经济的锚杆间距和锚索数量.并与现场试验相比较,验证了模拟的正确性.研究结果对类似巷道的支护设计有一定指导作用.

巷道围岩控制的波动性平衡理论

运用岩石力学的基本理论分析了巷道围岩的变形、强度特征以及支护力作用下围岩各变形区的应力分布特征 ,首次提出了涵盖巷道围岩 -支护相互作用全过程的波动性平衡理论 。

煤矿回采巷道围岩控制理论探讨

分析了巷道围岩变形、强度特征以及支护力作用机理,提出了涵盖巷道围岩-支护相互作用全过程的波动性平衡理论;对锚杆作用力的产生机理及其对岩体作用的力学效应进行了探讨;将锚杆作用的力学本质概括为提高锚固体的内聚力、弹性模量,减小锚固体的泊松比,改善锚固体的应力状态;对锚杆受力演化机理进行了探讨,揭示了锚杆轴向力随锚固体变形而演变的3阶段特征以及第一、第二临界变形概念,以及第二临界变形与锚固长度成正变关系和确定锚固长度时应考虑巷道变形的观点;依据破碎岩体不能承受拉应力但在支护作用下仍具有较强抗压能力的特性以及不同厚宽比条件下板的力学特征,提出了厚锚固板理论。

隧道围岩挤入型流变大变形预测及其工程应用研究

将高地应力条件下隧道软弱围岩发生挤入型大变形的复杂力学行为归属为变形速率快而收敛慢、量值大、达到稳定的时间长的一种非线性蠕变范畴,着重研究了对围岩挤入型大变形的预测方法及其可靠性评价.对乌鞘岭铁路隧道断层带施工开挖大变形问题进行了变形预测的工程应用,并对一种可用以解决上述围岩大变形问题的新型自进式压力分散型让压锚杆提出了应用建议.

分层综采超大断面切眼刷扩与锚网索支护技术

根据潘北煤矿A3煤层赋存条件和开采设计,11113综采工作面采用的分层铺网液压支架为ZZP6400/18/38。为适应支架特点及其安装要求,需要设计超大断面切眼,其高为3 m,宽为9 m。针对大断面切眼掘进及支护技术难题,提出实施了小断面导硐掘进、二次大断面刷扩成巷的掘进新方法,设计了锚网索、单体挑棚和木垛联合支护参数。现场监测结果表明,该方案应用能有效地控制大断面切眼围岩变形,保证了综采设备的顺利安装,实现了"三软"煤层复合顶板条件下大断面巷道安全快速掘进与支护。