松软破碎厚顶煤小煤柱巷道围岩控制技术研究

以山寨煤矿3506回风顺槽为工程背景,通过理论分析、数值模拟和现场实践等方法,揭示了松软破碎厚顶煤小煤柱巷道存在围岩变形大、应力高,煤体裂隙发育、围岩稳定性差等特点;提出了“锚杆索高强高阻支护+弱结构卸压”组合围岩控制技术;现场实践结果表明,支护方案优化后,最大顶板下沉量为120.9 mm,最大两帮内缩量为187.4 mm,巷道围岩稳定性得到有效控制,支护效果满足开采生产要求。

单线铁路隧道快速施工组织与机械配套研究

单线铁路施工中为提高施工效率常使用扩大断面的方法,极大地提高了成本,因此在不扩大断面的前提下采用合适的开挖方法以提高单线隧道的施工效率具有重要意义。目前单线铁路隧道常通过提高隧道机械化配套水平的方式,提高施工的效率,而针对单线铁路隧道软弱围岩地段的隧道机械化配套实际应用较少。提出了一种软弱围岩隧道两台阶带仰拱开挖快速封闭成环技术,研究了其施工机械配套方法,并在实际工程中应用了该方法,证明了其能有效提高单线铁路隧道施工的效率。

大断面软弱围岩隧道施工方法研究

为了解决大断面软弱围岩隧道的施工技术难题,以G30连霍高速公路某隧道工程实例为依托,通过现场隧道拱顶下沉、周边收敛及支护结构受力的监控量测情况,开展大断面软弱围岩隧道合理施工方法的研究。结果表明:微台阶环形开挖预留核心土法能够保证隧道施工安全、质量、进度要求,满足项目建设需要。

超大断面破碎软岩硐室围岩稳定性及控制技术研究

针对超大断面硐室围岩失稳问题,以锦丰金矿地下搅拌站超大断面硐室为研究对象,利用矿山地质钻孔数据库建立矿区岩石质量指标模型,并基于该模型选择搅拌站建设最优位置为150 m中段。通过实验室试验、现场调查及地应力测量确定围岩参数及应力分布特征,利用Phase2岩石力学软件对硐室开挖后的稳定性进行数值模拟分析,根据分析结果并结合工程类比法,提出管缝锚杆+挂网+湿喷混凝土+树脂锚杆+长锚索+壁后注浆+防底鼓反拱混凝土联合支护方案对围岩进行支护。采用数值模拟及现场应用效果监测方法对加固效果进行评价,结果表明:加固后的硐室最大变形量为31 mm,最大主应力为25 MPa,锚杆(索)均未发生破坏,混凝土衬砌所有单元的安全系数均大于1.2,支护结构处于合理有效的受力状态。采用该联合支护方式加固后的硐室处于稳定状态,支护效果良好,相关研究成果对类似工程具有重要借鉴意义。

松软多节理巷道变形破坏机制及联合支护技术

为解决松软多节理巷道大变形问题,以象山矿21501运输巷道为工程实例,通过现场勘测及钻孔窥视,分析了巷道围岩变形破坏机制及塑性区范围。基于三软煤层巷道围岩控制理论,提出了“超前管棚+长锚索+W钢带/工字钢+双层网”优化支护方案,通过数值模拟和工程实践验证支护方案的可行性。结果表明:采用优化支护方案后,巷道两帮及顶底板收敛速度得到有效降低,巷道两帮及顶底板收敛量分别为133.2、175.5 mm,保证了松软多节理巷道的长期稳定。

某矿大断面软岩顶板巷道围岩支护优化

针对某矿大断面软岩巷道原锚网索喷支护后围岩变形量大问题,分析了巷道变形破坏原因,提出采用锚网索喷+注浆加固的联合支护方式,以提高围岩整体支护强度,控制围岩大变形和冒顶。通过工程实践,在监测180 d内,30~90 d围岩变形比较剧烈,120 d后逐渐趋于稳定,最大顶底板变形量和两帮移近量分别为192,117mm,控制效果明显。

超大断面浅埋软弱围岩市政隧道施工分析

随着市政道路工程逐渐完善,隧道断面不断增大,常面临超大断面浅埋软弱围岩的施工工况,对隧道施工提出更高的要求。本文经过对常见施工方法的分析,结合某工程项目对隧道施工方法进行详细阐述,通过建立双侧壁导坑法模型以及交叉中隔壁法模型,对两种工法进行比对,关注围岩位移的监测,控制支护变形以及地面沉降等问题,选择最佳施工工法。

含夹层层状软岩隧道围岩变形特征分析

为研究夹层的位置及厚度对层状软岩隧道围岩变形的影响,以具有典型层状构造的彭家寨隧道为工程背景,通过现场监测与数值仿真相结合的方法,首先分析了层状软岩的层面倾角、层面间距对隧道围岩变形的影响,进而选取合适的层面倾角和层面间距分析了各关键节点的位移随夹层位置及夹层厚度的变化规律。结果表明:隧道开挖过程中,隧道围岩的变形主要经历了快速增长阶段、减缓增长阶段和趋于稳定阶段;当层面倾角不为0°和90°时,围岩的变形呈明显的非对称性,顺倾侧边墙的位移明显大于逆倾侧;当层面间距从1 m增加到9 m时,拱顶竖向位移逐渐减小,且减小的速率不断降低;当围岩中存在夹层时,隧道洞周各点的位移大幅增加,夹层越靠近隧道,夹层越厚,围岩的变形越大。

弱含水层下软岩巷道“一隔三强”控制原理与技术

针对弱含水层下软岩巷道围岩大变形难控制的问题,以清水营煤矿110207运输巷为研究对象开展了研究工作。首先,依据现场调查与实测分析了巷道围岩的变形破坏特征,明确该巷道存在“一水三弱”的四大特征:即水与高比例黏土矿物并存、弱锚固基础、弱支护阻力扩散效能、弱围岩承载性能;其次,采用理论分析、数值模拟与现场实测的综合研究方法,揭示了巷道围岩的变形破坏机制,认为弱含水层下软岩巷道围岩变形破坏过程分为初始变形、急速变形与缓慢增长3个阶段,3个阶段的变形量占比约为10%、30%与60%,水的存在是导致该类巷道围岩后期变形缓慢增长的重要影响因素;最后,提出了针对该类巷道围岩“一隔三强”的稳定性控制原理与方法,即采取合适的方法隔断水与泥岩的接触通道,强化锚杆(索)锚固基础、强化锚杆(索)预紧力扩散表层与增强巷道围岩自身承载能力,并给出了相应的全断面“锚索+网+注浆+喷浆”的综合控制方案。将该方案付诸实践,现场实测表明:采用新方案后围岩裂隙封闭隔断了水与泥岩之间的接触通道,强化了锚索锚固力、预紧力扩散效能与围岩承载能力。矿压监测结果表明:巷道两帮最大移近量为51.9 mm,顶底板最大移近量为27.8 mm,保证了巷道的正常使用。研究成果较好解决了弱含水层下软岩巷道围岩的大变形问题,可为软岩巷道围岩稳定性控制提供一定的理论与技术参考。

软弱围岩隧道大断面机械化施工超欠挖控制技术

以西十高铁园岭隧道1#斜井为施工背景,依据光面爆破理论、隧道开挖轮廓周边长短炮眼施工经验、隧道机械化施工经验,探索出了适用于隧道开挖的超欠挖控制技术,并从爆破设计、作业空间预留、钻孔外插角、平均线性超挖等方面进行总结,以达到提高爆破效果、降低经济成本的目的。实践表明,实施爆破设计调整周边长短炮眼钻孔,对于隧道软弱围岩控制超欠挖、降低回填混凝土成本至关重要,而且在实施过程中与凿岩台车自动化水平、作业空间预留、周边眼外插角有很大关系。

李村煤矿西翼胶带大巷大断面巷道围岩控制技术研究

基于李村煤矿西翼胶带大巷大断面巷道围岩变形较大、反复维修仍难以控制的现状,通过对巷道围岩进行地质力学评估,获得了西翼胶带大巷围岩稳定性分类结果为Ⅲ类中等稳定围岩;提出了一套具有针对性的巷道围岩控制方案,即先进行浅孔定向注浆加固围岩,然后优化锚杆锚索控制方案。工业性试验结果表明,提出的围岩控制技术,有效解决了李村煤矿西翼胶带大巷大断面巷道围岩大变形的问题,为该矿类似地质条件大断面巷道围岩控制提供了借鉴。

隧道洞口段软弱围岩变形特征及机理分析

为了研究隧道洞口段软弱围岩变形特征,以广西乐业至百色高速公路茶园隧道为工程依托,研究洞口软弱围岩变形,通过对围岩变形进行监测和分析,总结了隧道洞口段软弱围岩变形的时间与空间效应,归纳了隧道洞口软弱围岩变形的时间与空间特征,对茶园隧道洞口软弱围岩变形机理进行了分析,结合现场支护结构破坏形态,进一步分析了洞口软弱围岩变形机理。研究结果表明:隧道洞口段软弱围岩开挖引起围岩变形具有明显的时间效应,但其空间效应并不显著;隧道洞口段软弱围岩周边收敛和拱顶下沉呈现出相同的时序特征,但前者数值较后者小,洞口段软弱围岩变形量在2倍洞径埋深处出现峰值。

深部软岩大断面硐室围岩稳定性控制技术研究

深部煤炭资源是现代煤矿资源开采的一项重点研究对象。从开采角度入手开展相应分析作业,岩石特性与应力情况十分复杂;与此同时,为实现智能化和节约化生产,很多超大断面硐室群都要在井下布置,且分布比较密集,在复杂的环境影响下,极易产生围岩变形失稳问题,威胁到的硐室安全。现针对深部软岩大断面硐室围岩稳定性控制相关内容,展开具体的论述,提出稳定性控制的策略。

软岩偏压隧道变形特点与病害处治技术研究

针对软岩偏压问题,以软岩偏压隧道为研究对象,对隧道在施工过程中遇到的问题进行分析,发现偏压隧道变形破坏时软弱围岩的破坏尤为明显,会出现一系列的病害问题,如冒顶坍塌、山顶开裂、洞体变形等,根据不同的病害问题提出与之对应的解决办法进行处治,可为类似工程提供参考。

深部软岩大断面巷道大变形控制技术研究

深部软岩大断面巷道的变形控制一直是煤矿开采中的一个难题。为解决深部软岩大断面巷道大变形的问题,以神木大柳塔东川矿业南一石门为工程实例,通过现场监测及声波试验研究了巷道的变形破坏特点和破坏范围。基于原支护方案及分析成果,提出了“锚杆+注浆锚索+钢筋网+喷射混凝土+注浆管”的优化支护方案,数值模拟得出,采用优化支护方案相比原支护方案围岩塑性区破坏范围减小了约65%,验证了该方案的可行性。同时在新掘巷道进行了现场试验,巷道顶底板最大移近量为122 mm,两帮最大收敛量为115 mm,双孔声波法测试结果可得注浆浆液有效填充了巷道围岩裂缝,提高巷道围岩强度,实现了对巷道的稳定性控制,取得了良好的支护效果。

锚索注浆支护技术应用研究

为解决巷道软弱顶板淋水变形严重的问题,对原有支护进行优化,提出锚索注浆支护。利用数值模拟软件对不同注浆压力下封孔段变形、封孔段长度对封孔段受力等进行分析,最终给出最佳注浆压力为4 MPa,最佳封孔段长度为400 mm。对设计的支护方案进行应用分析,表明在锚索注浆支护后0~60 d内顶底板移近量从原支护方案的234 mm降低至165 mm,有效地解决了巷道软弱顶板淋水变形严重的问题,为矿井安全开采提供一定的参考。

松软破碎大断面硐室锚注协同控制技术

针对漳村煤矿松软破碎煤层大断面硐室巷道变形量大,围岩难以控制的问题,基于现场测试、数值模拟,得出+480 m水平胶带大巷2号CST硐室围岩控制技术难点为:煤体松软破碎,强度—应力比低;围岩完整性差,自稳能力弱;断面扩刷,诱发围岩破坏范围进一步扩大。基于内外锚固承载结构承载原理,提出锚注协同控制技术,通过注浆加固围岩为锚网索支护提供安全的施工空间和锚固基础,通过施工全断面深孔注浆和长锚索,使内外锚固承载结构协同承载。制定了锚注协同控制技术参数,并进行现场实践,矿压监测显示,顶底板移近量最大为41 mm,两帮收缩量最大为52 mm,巷道围岩处于稳定状态,围岩控制效果良好。

一种新型限阻器在软弱围岩隧道中的试验研究

软弱围岩隧道在开挖过程中,围岩随着应力能量的释放往往会产生较大变形甚至坍塌。以吴华高速公路项目庙沟梁隧道为工程实例,通过室内试验和现场实测,针对穿越红黏土层的软弱围岩隧道设计了一种新型限阻器,并探究限阻器对隧道变形的影响。结果表明采用220 mm×600 mm×8 mm连接钢板和100 mm×220 mm×4 mm竖板的限阻器能够满足隧道变形要求;设置限阻器段的围岩未产生较大变形,整体处于安全状态;设置限阻器能够明显减小隧道中钢架围岩侧应力、钢架净空侧应力、轴力和弯矩。通过试验说明采用新型限阻耗能型装置,可以充分释放隧道围岩压力,有效解决隧道大变形问题,为此类地质隧道初期支护施工提供一种新的解决思路和技术经验。

CD法开挖隧道的顶板破坏机理分析

在隧道修建过程中,CD法被广泛用于软弱围岩隧道和大断面隧道的修建。工程经验表明,CD法比全断面法更能够减少对隧道的扰动,降低顶部围岩塌陷的可能性,但目前对该经验的认识仍缺乏足够深入的了解。比如,CD法隧道顶部的塌陷机理,相比全断面法的定量优势比较等。为此,提出了一种预测CD法开挖隧道顶板破坏机理的运动学方法。推导了确定塌块形状的理论解。所提出的方法与全开挖方法进行了比较,证明了方法的合理性和CD法开挖的优越性。研究发现,与全断面开挖的结果相比,CD法开挖可以显著降低顶板坍塌的高度,提高顶板稳定性的安全系数。

强震区隧道软弱围岩洞口段注浆加固抗震效果分析

为提高强震区隧道软弱围岩洞口段的抗震安全性,依托葫芦丝隧道洞口段工程,利用有限差分数值计算软件对围岩采用全环接触注浆和全环间隔注浆抗震措施的抗震效果进行研究。研究结果表明:采用两种抗震措施,都有效提高了抗震效果;围岩采用全环接触注浆措施后,结构横向、纵向和竖向位移分别减小了10.98%、63.89%,、36.10%,边墙收敛值下降了19.12%,轴力及弯矩平均减小了34.91%、56.86%,最小安全系数平均提高了44.73%;围岩采用全环间隔注浆措施后,结构横向、纵向和竖向位移分别减小了4.88%、30.56%、21.71%,边墙收敛值下降了10.76%,轴力及弯矩平均减小了11.79%、32.14%,最小安全系数平均提高了28.01%;围岩采用全环接触注浆抗震措施的抗震效果更优。研究结果可为类似隧道洞口段抗震设防设计提供参考。