深埋小净距隧道中夹岩承载性状研究

【目的】为了研究深埋小净距隧道中夹岩的承载性状及影响因素。【方法】针对现有的中夹岩承载性状进行分析,提出其力学特征并结合小净距隧道的结构形式,通过正交试验法建立以净距、埋深、围岩级别及中夹岩区域为影响因素的有限元计算模型。对隧道开挖过程中应力及位移进行对比分析,以探究各因素影响程度的不同。【结果】结果表明:随着净距的增大,中夹岩的承载性状也有所变化,且随埋深发生变化;隧道埋深的增加,隧道整体的应力变化和位移呈上升状态,且双洞应力状态向单洞演变且趋同;围岩级别与中夹岩区域的物理力学性质从根本上改善受力状态,从而提升中夹岩的承载能力。【结论】本研究对各影响因素下深埋小净距隧道中夹岩的承载性状及影响程度进行分析,为工程中进行有效支护提供借鉴与指导。

初探机械化浅孔分段空场法

针对福建马坑矿业股份有限公司452灰岩矿的开采现状,根据其多年采用浅孔房柱法开采的经验总结,分析存在的问题:开采过程存在顶板控制难度大,工人采矿作业强度高,生产能力较小,开采周期较长,采场的顶柱、间柱控制难度大,采场的通风效果差以及开采过程机械化程度低等。结合矿山近些年大型设备的广泛推广和应用,本文根据新设备、新工艺来探索新的采矿技术。试采证明,新的采矿方法“机械化浅孔分段空场法”完美解决了浅孔房柱法开采现状存在的问题。

浅埋大跨小净距隧道安全净距与中岩柱力学特性研究

结合魁歧双洞八车道小净距隧道工程实践,采用三维弹塑性有限元,通过分析围岩位移、等效塑性应变以及隧道安全系数随净距的变化,综合确定魁歧隧道最小净距为0.55B是安全、合适的。在隧道开挖模拟过程中,采用三种不同中间岩柱加固措施,研究Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ级围岩条件下中间岩柱受力、变形特性。研究结果表明,预应力锚杆对控制围岩水平变形最为有效,软弱围岩小导管注浆加固效果较好,高级别围岩宜采取预应力锚杆加固。研究结论可为类似条件下特大断面小净距隧道的设计、开挖、岩墙加固提供理论依据,对工程实践具有指导意义。

裂隙岩体小净距超大断面隧道围岩非连续变形分析

由于现有隧道规范不足与设计、施工经验匮乏,裂隙岩体中小净距超大断面隧道的围岩稳定性分析与中夹岩柱变形破坏特征及其支护方案优化仍是大型隧道工程建设中遇到的棘手难题。以济南市东南二环绕城高速大岭超大断面隧道为工程依托,通过对掌子面岩体结构信息的精细化描述,获取各评定指标分布概型,并应用Monte Carlo法生成符合围岩等级评价指标分布概型的大量随机数,通过归纳统计获得隶属各围岩亚级分级的概率分布,由此对岩体质量进行了稳健评估。此外,用改进的非连续变形分析（DDARF）法对大岭隧道浅埋小净距段围岩的变形破坏规律及裂隙演化过程进行了数值模拟;以裂隙扩展破碎区贯通与否作为中夹岩柱稳定性的评定依据,分别针对无锚、有锚支护条件下的围岩稳定性状况及变形特征进行了对比分析。结果表明：无锚支护条件下,隧道后行洞开挖对先行洞的裂隙扩展及变形有一定影响,但不明显;而锚杆支护则可显著约束围岩尤其是中夹岩柱的裂隙扩展及贯通,锚杆支护条件下二次扰动后先行洞围岩的裂隙扩展情况、变形破坏特征与单洞开挖无异,且系统锚杆支护与中夹岩柱水平加长锚杆支护对裂隙演化的控制效应无较大区别。研究结果对裂隙岩体中小净距超大断面隧道围岩的支护方案优化有实际指导意义。

软岩小净距隧道中夹岩柱分区及加固方法研究

中夹岩柱是软岩小净距隧道围岩稳定控制的关键部位。结合具体工程,提出对中夹岩柱进行区域划分,针对软弱围岩,采用二维有限元计算方法,对中夹岩柱预应力锚杆及注浆加固、中岩墙预应力锚杆加固和中夹岩柱不同加固组合方式进行了研究。数值计算结果表明:在中夹岩柱各区加固中,中岩墙加固是最重要的,对其进行加固,可以减小隧道变形,提高围岩稳定性,改善支护结构的力学状态;各种加固方法对于不同级别的围岩其加固效果不同,在软弱围岩中,注浆加固比对拉锚杆或预应力锚杆效果更显著;加固参数应根据围岩级别、净距大小、中夹岩柱加固组合方式等综合确定,围岩越差,净距越小,则注浆参数应提高越大。

基于围岩受力影响的小净距隧道开挖方法优化

为了确定某小净距隧道适宜的开挖方法,利用有限元软件对全断面法、台阶法和单侧壁导坑法进行模拟,分析不同开挖方法引起的围岩应力云图,并重点对不同的开挖方法引起先行洞围岩及中夹岩柱的受力变化进行对比。结果表明:隧道开挖后在两洞仰拱部位出现拉应力集中区,两隧道之间最近的中夹岩柱是受力最为显著的部位,不同的开挖方法在周边围岩中产生的应力大小及变化趋势也存在差异,全断面开挖方法对先行洞周边围岩影响较小,台阶法的施工在两洞之间引起的应力较小。由此确定该小净距隧道先行洞采用全断面法,后洞采用台阶法进行开挖,通过现场实施,证明方法可行。

小净距隧道洞口中岩柱对仰坡稳定性的影响分析

通过分析隧道洞口中岩柱的受力,研究隧道台阶法施工时隧道的中岩柱应力分布规律,然后运用有限元强度折减法计算仰坡稳定性安全系数,发现中岩柱宽度大于24m时,增加其宽度对仰坡稳定性无贡献,小于24m时,变形随宽度增加而减小,稳定性也减小,计算了24m宽中岩柱对应仰坡的安全系数,为1.42,并提出相应的治理措施。

规范小煤矿开采方法防止大面积顶板事故

小煤矿在我国西部约占90%,必须执行安全生产的方针规范采煤方法。本文在有效改造原则的基础上,从榆林地区煤炭赋存、开采技术现状出发,提出了长壁留煤柱支撑法开采和长壁布置现代房柱开采两种采煤方法,以及相应的技术特征,供改造参考。指出其关键技术是合理设计区内支撑煤柱和区域隔离煤柱,在采出率提高的同时,必须实施监测。

薄煤层小煤柱沿空掘巷支护技术

在分析矿井地质条件的基础上,根据经验公式,研究确定薄煤层条件下沿空掘巷小煤柱的合理尺寸。为了保证巷道的稳定性,根据试验面的地质条件,结合实践经验以及采矿理论确定试验巷道采用锚网梁索联合支护的方式。现场试测表明,采用锚网梁索联合支护方式,能够满足安全生产的需要。留4 m小煤柱沿空掘巷的实践,取得了良好的经济效益。

基本顶断裂位置对小煤柱沿空掘巷稳定性影响

为掌握基本顶断裂位置对小煤柱沿空掘巷围岩稳定性的影响规律,采用离散元法对2种断裂位置小煤柱沿空掘巷围岩稳定性进行数值模拟研究,以求获得规律性的结论。

小净距隧道中央岩柱稳定性的模糊综合评价

提出评价小净距隧道中央岩柱稳定性状况的指标体系,并用层次分析法构建指标体系权重的AHP模型,从而确定指标权重,最后采用模糊数学方法建立小净距隧道中央岩柱稳定性综合评价Fuzzy模型,并通过实例说明该方法的实用性和有效性。

综放工作面错层位立体化巷道布置技术研究及应用

为解决传统平面巷道系统下长期存在的端头丢煤多、浮煤易着火、回风巷沿底板不利排瓦斯等普遍问题,以及倾斜工作面设备下滑、深部开采冲击地压多发等技术难题,依据错层位采煤法技术,研究了在现有综放工作面全面推广应用错层位立体化巷道布置的技术可行性。提出根据不同条件应用错层位零煤柱、负煤柱和梯形小煤柱的巷道布置方案。结果表明,错层位立体化巷道系统可取代现有的综放开采巷道布置,实现传统综放开采的技术升级。

不同地质条件下小净距隧道施工方案

结合国内小净距隧道工程建设现状,以六潜高速公路、永武高速公路2座小净距隧道为对象,对2个具体工点不同地质条件下所采取的不同开挖方法和中夹岩墙加固等措施进行分析比较,并给出了小净距隧道的合理施工方法,为以后小净距隧道的设计与施工提供参考。

基于CDEM方法的小间距巷道中间岩柱稳定性分析

中间岩柱的稳定性是影响小间距巷道施工成败的重要因素,基于连续-离散耦合方法(CDEM),依托华北某煤矿深埋巷道工程,针对深埋小间距巷道开挖过程中对中间岩柱所产生的应力重分布机制及空间位移变形规律进行研究,以确定合理的巷道间距。结果表明:巷道间距小于等于1.0B时,岩柱应力集中效应显著,发生以拉伸破坏为主的拉剪破坏,同时岩柱的失稳破坏导致巷道以双洞联合模式塌落;巷道间距大于等于1.6B时,应力、位移和破损程度等指标及理论计算结果均显示在开挖完成后岩柱与巷道不会发生坍塌,处于较为稳定的状态。研究成果对小间距巷道的施工控制与事故预防具有一定的指导意义。

煤矿回采工作面小煤柱开采方法研究

为了寻求更加安全、稳定、可靠、高产的煤矿开采措施,本次就小煤柱开采方法对煤矿回采工作面作用展开工作。通过结合当地的地势,来制定合理的开采方案,同时对该种开采方法进行详细论述,并提出在作业中可能存在的各种问题,以更好地提高开采效率,以避免自然火灾及矿井瓦斯爆炸现象的发生。

浅孔采矿法在缓倾斜薄小矿体中的应用

根据狮子山铜矿矿体赋存条件,结合矿山常用的有底柱崩落采矿法的相关情况,为了有效地控制千吨采掘比和贫损指标、缩短采掘周期,在回采倾角大、分支复合严重、构造复杂地段的矿体,分别采用了有底柱浅孔留矿法、局部无底柱浅孔留矿法,取得了较好的技术经济指标和经济效益,实践证明这是一种适合狮子山铜矿的有效辅助采矿方法。

超小净距特大断面地铁车站施工关键技术

重庆地铁礼嘉车站为地下二层双洞4线双岛暗挖车站,最大断面达856 m2。通过数值计算结合现场实测对中岩柱单边落底法施工的特大断面、超小净距、多交叉口隧道进行了研究,分析了不同开挖步序时拱顶位移以及中岩柱宽度、先后行洞合理施工纵距对隧道施工的影响。研究表明:大断面隧道采用中岩柱单边落底施工方法是可行的,中岩柱单边落底施工方法的关键工序是第1步序和第2步序的开挖,施工中应加强监控等措施;中岩柱的宽度宜大于1.5 m;后行隧道与先行隧道间的施工纵距取20 m是合理的。

特厚煤层综放工作面小煤柱留设技术研究

挖金湾煤矿开展了特厚煤层综放工作面小煤柱留设技术研究,确定了8102沿空巷沿空侧煤柱宽度为8 m。实践效果表明,小煤柱留设技术具有改善沿空巷道应力集中的效果,使得巷道处于低应力区,避免了矿压显现导致的巷道变形、冒顶、底鼓问题,减少了宽煤柱导致的煤炭资源损失。

近距离残采煤柱下巷道合理支护技术研究

为确定极近距离煤层旧空区-小煤柱群下回采巷道的合理支护方式,通过理论计算、工程类比及数值模拟的研究方法对煤柱下巷道的合理支护方式进行研究,研究表明:巷道采用Φ22mm×2 200mm的螺纹钢锚杆,顶板处间排距为800mm×800mm,两帮处间排距为950mm×800mm,锚索为Φ18.9mm×6 300mm的钢绞线,间排距为1 600mm×1 600mm时,巷道稳定性最好;通过现场工业试验,巷道顶底板变形量为31mm,两帮移近量为38mm,与数值模拟结果相近,说明所设计方案稳定,能保证巷道的安全使用。

小巷大柱分采法在镰子沟金矿Ⅳ号矿体的应用

总结全面法和房柱法演变而成的小巷大柱分采法在镰子沟金矿Ⅳ号矿体开采过程中的应用。经过生产证明,该方法能够有效解决厚度小、倾角缓、产状复杂的低品位矿体在开采中存在的难题,并取得较好的经济效益。