浅埋厚煤层软岩巷道支护参数设计及应用

目前煤矿常采用锚杆(索)对巷道两帮及顶板进行主动支护,但受巷道所处力学环境、地质条件等多种因素影响,针对软岩巷道锚杆支护参数设计及理论选择较为困难,使巷道支护环境较差。本文结合理论与现场工程地质条件,针对五举煤矿13207工作面软岩巷道中存在的顶板破碎严重问题,对两巷道支护参数进行设计及应用。参数选择为顶板及帮部均采用左旋无纵筋螺纹钢锚杆,规格分别为φ22 mm×2 800 mm、φ22 mm×2 400 mm,顶板及帮部分别采用φ21.8 mm×7 300 mm的1×19股高强度锚索与φ21.6 mm×5 300 mm的1×7股高强度锚索,锚杆预紧扭矩不小于300 N·m,锚索张拉力不小于200 k N。现场应用结果表明,巷道围岩变形得到有效控制,整体支护效果良好,为附近相似条件矿井提供借鉴。

深部软岩底抽巷支护结构及数值模拟研究

为解决深层软岩底抽巷的支护难题,以赤峪矿底抽巷围岩为实例,结合实际工程背景,提出锚网喷与顶板锚索结合的支护方案。同时将工程实测数据与ABAQUS有限元软件模拟结果相结合对支护方案的有效性和合理性进行了全面讨论。结果表明围岩应力主要集中在巷道底板偏下部位以及顶板偏上部位;锚网、索、杆位移变化集中出现在锚网的帮部位置处;围岩浅部变形量较小,应力值较低,说明支护结构发挥出支护效能,起到很好的主动支护作用。

强采动巷道断顶卸压稳定性控制机理及应用

为解决强采动条件下巷道大变形难题,以新上海一号矿1806N工作面辅运顺槽为工程背景,采用实地勘探、理论分析、数值模拟的方法分析强采动巷道变形破坏原因及围岩大变形机理,提出相应的控制对策进行现场工业性试验。研究发现:1806N工作面辅运顺槽大变形主要影响因素为岩石强度低、节理裂隙发育、完整性差、顶板富水严重、围岩遇水泥化,强采动高集中应力。基于围岩大变形断顶控制机理,形成辅运顺槽深部爆破定向预裂断顶结合补强加固的设计方案。借助数值模拟对断顶及未断顶巷道应力变化规律进行对比分析,断顶巷道端头最大垂直应力14.6 MPa,断顶后巷道端头最大垂直应力12.5 MPa,断顶后端头处垂直应力减小14%,断顶具有一定切断应力传递及减小巷道收缩的效果。开展现场工业性试验,断顶后端头顶底板位移减小37%,两帮变形减小19%,底臌发育长度减小92%,结果表明断顶可有效减少端头巷道变形以及超前底臌发育长度和高度,可为相似工程地质条件巷道建设提供参考。

软岩巷道顶板支护参数优化研究

为实现对软岩巷道围岩变形的有效控制,以山西A矿6303运输巷为研究对象,对运输巷围岩变形特征及影响因素进行分析,发现运输巷变形以顶板下沉及部分位置顶板漏顶、金属网网兜等为主。为此,结合6303运输巷现场条件及以往围岩控制经验,提出采用顶板全锚索主动支护+钢架棚被动支护+注浆及喷浆方式优化支护,在顶板及两帮均进行喷浆,并对两帮支护参数进行优化。工程应用后,6303运输巷围岩变形量大的问题得到较好解决,顶板及两帮均保持稳定,其中顶底板、两帮移近量分别控制在152、94 mm以内,围岩控制效果显著。研究成果可为其他矿井类似软岩巷道围岩支护工作的开展提供经验借鉴。

工作面平巷支护参数设计及数值模拟研究

为进一步提升软岩巷道的掘进效率和安全性,实现对软岩巷道的高效支护尤为重要。以某矿1121综采工作面为例在对其地质条件及其支护现状综合分析的基础上,采用锚杆动态信息法结合现场条件对锚杆、锚索以及顶网片的支护参数进行优化设计;基于FLAC3D软件对优化前后的支护效果进行对比,达到了预期效果。

厚煤层泥岩底板巷道底鼓控制技术应用分析

山西汾西正旺煤业31103综放工作面运输巷受矿压、底板软岩等多因素影响底鼓问题突出,给巷道使用及采面正常回采带来困难。若采用巷道底板卸压槽、底板注浆以及底板锚索等方式治理底鼓,则面临耗时长、影响巷道正常使用等问题。经分析研判,决定采用降低运输巷围岩应力为主的底鼓控制技术,即通过切顶卸压改善运输巷围岩受力与降低底板受力的方法。结合现场实际,拟定了切顶卸压技术实施方案,实际应用后,巷道底鼓量控制在102 mm以内,底鼓问题得到有效控制。

软岩巷道高预紧力长锚索“倒梯形”支护方案设计

为研究软岩巷道锚索锚固区内外顶板离层机理,以贯屯煤矿50213工作面回风巷为工程背景,基于叠加法原理建立软岩巷道锚索锚固区内外顶板离层力学模型,推导得到了锚索锚固区内外顶板离层量及锚固载荷的计算公式,分析了锚索锚固区内外顶板离层量的影响规律,确定了各因素的影响程度,依次为巷内顶板支护强度>实体煤帮支护强度>煤柱支护强度。通过相似模拟对锚索锚固区内外顶板离层演化规律和离层原因进行了分析,并提出了高预紧力长锚索“倒梯形”支护技术,并通过数值模型对围岩控制效果进行模拟,结果表明:优化后围岩塑性区显著减小,顶板最大下沉量较原方案下降了50.7%;帮部最大位移较原来下降了38.2%,有效解决了软岩巷道锚索锚固区内外顶板离层的问题,保证了巷道围岩的稳定性。

软岩隧道辅助坑道挑顶进正洞力学转换机制及施工技术

长大山岭隧道普遍采用辅助坑道实现长隧短打。软岩隧道辅助坑道挑顶进正洞施工风险高、难度大,是安全生产的重点管控环节。针对软岩隧道辅助坑道挑顶进正洞施工的经验教训,从施工工序和力学机制两个方面进行研究,讨论了软岩隧道辅助坑道进正洞的重难点、关键技术控制点及力学转换机制,提出了“地层预加固、开挖短进尺、支护大刚度、变形勤量测”的辅助坑道进正洞挑顶施工原则。

煤矿极软岩巷道锚杆支护技术分析与应用

针对煤矿井下采用的不同巷道支护形式进行分析,开展煤矿极软岩巷道锚杆支护的相关研究。介绍了巷道支护理论的发展,根据不同巷道支护技术的特点选择合适的技术,并开展极软岩巷道支护研究。研究结果表明,采用的巷道支护技术能够提高巷道支护效果,增强煤矿顶板层的安全性,有利于煤矿的安全生产。

软弱煤岩复合顶板巷道围岩控制技术研究

为解决软弱煤岩复合顶板巷道在掘进过程中围岩变形大,锚杆、锚索等支护构件易失效,很难正常使用等难题,以某矿16404运输巷为工程背景,运用理论分析、数值模拟与现场实测等方法对其进行深入研究。研究表明,16404运输巷失稳破坏主要是由于软弱煤岩复合顶板不稳定,易发生变形和离层,且巷道断面斜顶矩形受力呈非对称性,易从巷道两肩破坏,从而造成巷道失稳破坏。针对这些问题,进行了巷道断面形状和支护方案的优化设计。通过现场应用和监测数据的分析,表明,巷道围岩变形和破坏程度小,可以有效地提高巷道的稳定性和安全性。

新型材料在掘进巷道冒顶事故中的应用实践

为了安全高效地解决富水软岩掘进巷道冒顶问题,提出采用新型注浆加固材料马丽散KS对巷道围岩进行注浆加固。该材料除了具有极好的黏结能力外,还可以与水发生反应而膨胀,在北辛窑矿2#层掘进巷道冒顶治理现场应用后,起到了对顶板的止水、充填和加固作用,实现了对冒顶区域的安全高效治理。

软岩巷道掘进施工及顶板支护技术研究

巷道掘进施工和顶板支护技术的质量直接影响着整个矿井的后续施工效果,对巷道内作业人员的安全性以及施工效率都具有重要的保障作用。然而在软岩巷道的掘进和支护施工中,一般都存在较大的难度,所以必须选择良好的顶板支护技术,才能保障施工安全。为此,结合具体项目分析,探讨锚固施工技术在软岩巷道掘进顶板支护中的应用效果,满足矿井软岩巷道支护要求。

倾斜软硬交互岩层双基本顶切顶留巷围岩控制技术研究

对倾斜软硬交互岩层双基本顶切顶留巷围岩控制难题,阐明了该地质条件下采空侧-顶板-实体煤帮综合护巷机理,针对性地提出了采空区侧“U型钢插顶插底+高强锚索补强+金属网挡矸护帮”、留巷顶板“槽钢桁架锚索+切顶锚索+单体柱撑顶”、实体煤帮“槽钢桁架锚索强力锚固”的综合控制技术;提出了布孔形式、布孔间距及角度、布孔深度、装药参数及封泥长度等爆破切顶参数。现场结果表明:9.5 m深度的切顶孔利于倾斜软硬交互岩层切顶留巷围岩控制,切缝侧顶板与实体煤帮稳定后的最终变形量约为192 mm与119 mm,保证了下工作面安全回采。

三软煤层巷道掘进防漏的顶预防性注浆技术研究

某矿3130巷沿着13号煤层底板掘进,13号煤层为典型的三软煤层,顶板冒落及变形量大问题较为明显,特别是3130巷掘进至1 560~1 620 m范围内时,受区域褶曲构造影响顶板破碎、裂隙发育,巷道冒顶风险更为突出。因此,提出采用注浆方式对顶板进行超前加固的预防性措施,提高顶板稳定性及承载能力。依据3130巷围岩特点并结合以往注浆经验,提出使用管棚注浆方式加固顶板岩体,并具体设计超前注浆加固技术方案。现场应用后,巷道掘进期间顶板始终保持稳定,未出现冒顶、片帮等问题,同时巷道围岩变形量整体较小,围岩变形控制效果显著。

弱胶结软岩巷道锚网索耦合支护技术研究

为解决弱胶结软岩巷道支护困难的问题,以伊犁一矿弱胶结软岩巷道为研究对象,结合煤岩物理力学性质及原岩应力测试结果,在分析巷道围岩变形破坏原因的基础上,通过优化支护参数提出了锚网索耦合支护方案。在利用数值模拟验证新支护方案可靠性的基础上,通过现场观测分析总结了采用新支护方案后巷道围岩变形有巷道开挖影响、变形限制、稳定变形3个阶段。结果表明:顶底板移近量平均为50 mm,两帮移近量平均为23 mm,变形稳定时间缩短为15 d;锚网索耦合支护能有效控制巷道围岩变形,改善围岩应力状态,充分利用深部围岩的自承载力。

兴安矿深部软岩巷道大面积高冒落支护设计研究

普通小面积冒落支护技术已经被掌握,但是大面积高冒落很难被控制。兴安矿四水平重车线巷道破坏严重,发生大面积高冒落,冒落区长度为150 m,最大冒高为8.6 m,被称为“一线天”。通过对兴安矿四水平重车线高冒区支护现状进行现场调查和分析研究,发现其破坏原因主要有:(1)围岩强度低且层理发育;(2)原支护形式不合理;(3)水理作用;(4)巷道埋深大;(5)构造应力影响大。根据现场工程地质条件、岩石特性和破坏特点,通过室内试验,确定其软岩变形力学机制为高应力膨胀性软岩,并提出采用“双曲拱”柔层桁架支护技术进行支护,使巷道在空间上形成上下双硐室。工程应用效果表明,“双曲拱”柔层桁架支护技术是一种有效控制深部软岩巷道大面积高冒落的支护形式。

软岩巷道锚注支护理论与技术的研究

提出锚杆与注浆有机结合加固软岩巷道的思路，发明了外锚内注式新型锚杆及其加固软岩巷道新技术，成功地将该技术用于旗山矿软岩动压巷道的加固工程，采用目前国际岩土工程分析通用的ＦＬＡＣ程序对锚注支护机理进行了研究。

“三软煤层”电磁波吸收特征分析

通过对梁家煤矿两个工作面的坑透试验研究，获得了“三软煤层”的电磁波吸收系数β；应用ＣＴ技术处理得到了工作面吸收色谱图，分析了“三软煤层裂隙、构造的吸收异常特征，取得了较好的地质效果。

软岩动压巷道锚注支护试验研究

软岩动压巷道的支护是巷道支护中的一个难题．在分析鲍店矿软岩动压巷道岩性、地应力及支护因素的基础上，提出了基于锚喷支护和注浆加固相结合的锚注加固支护方案和锚注加固支护机理，通过井下试验和动压作用，巷道保持稳定，取得了较好的技术经济效果．它为软岩动压巷道的支护提供了一种新方法．

大断面石门交岔点差异化支护技术研究

为解决复杂条件下特殊地段软岩巷道支护问题,特别是一些前期受采动影响和后期煤柱长期作用下的大断面交岔点巷道"前掘后修"、"屡修屡坏"的支护难题,基于许疃煤矿-500 m水平轨道石门交岔点巷道的工程实例,采用理论分析与数值模拟的方法,对大断面交岔点巷道低强度围岩的变形影响因素、变形规律、差异化支护技术及其作用和支护效果进行了相关研究,创新性地提出了大断面石门交岔点差异化的支护理念、设计方案及支护技术。工程实践表明,采用五大分区的差异化支护方案后,支护结构的整体承载能力和围岩的自承能力得到提高,交岔点范围内两帮最大位移为102 mm,顶底板最大位移为69 mm,有效控制了特殊地段大断面交岔点巷道低强度围岩的大变形、强流变的失稳问题,保证了巷道围岩的长期稳定。