Deformation failure mechanism and application of the backfill along the goaf-side retained roadway

In order to determine the rational width of backfill in the goaf-side retained roadway, the deformation failure mechanism of surrounding rock in retained roadway is studied in the use of theoretical analysis, numerical simulation, etc., when the width of backfill is different. The results show that: with the increase of backfill width, the roof deformation above the backfill decreases; the outside of backfill obviously suffers from greater stress compared to the inner side of backfill; the damage firstly appears in the intersection of top backfill and roof; the plastic failure area is mainly distributed in the roof and floor of inside the roadway; 2 m wide backfill in the goaf-side retained roadway can meet the requirements of roadway deformation. Based on the original combination support of "anchor-mesh-belt-lock" in the haulage-track roadway, the study also considers the reinforced support of "anchor-mesh-belt" above the backfill, and 50 m ahead of working face, and 200 m behind the working face. This kind of support achieves a good result. The roadway deformation of field measurement shows that it can satisfy the need of the next working face.

矿井采煤过程中大断面巷道支护技术研究

煤炭资源是中国重要的能源资源之一,然而在矿井采煤过程中,巨大煤矿的开采和应力变化等因素导致支护不足和大断面巷道变形严重。为了解决这一问题,需要开展更深入、更系统的研究。首先介绍了大断面巷道的特点以及在采煤过程中存在的支护难题,包括巷道变形、支架开裂等问题。然后分析了传统支护方式存在的不足之处,并提出了一种新型支护技术——填充式支护技术。该技术采用填充材料将巷道周围空隙填满,从而增强了支护效果,提高了大断面巷道开采的安全性和可靠性。

采动应力作用巷道交岔点稳定性分析及支护优化

深部软岩巷道交岔点稳定性控制是地下开采的难题,采区内巷道交岔点受采动应力作用更易发生变形破坏。针对该问题,依托805工作面下伏西二回风巷道交岔点工程背景进行研究,建立考虑工作面采动集中应力影响的巷道交岔点垂直应力计算式,采用数值计算方法分析不同采动应力集中系数、不同交岔角度下交岔点围岩应力及塑性区分布规律。得知随着采动应力集中系数增大,交岔点岩柱应力集中现象加剧、围岩塑性区发育范围增大、交岔点变形破坏加剧。基于上述分析,提出以全长预应力锚杆+锚索+围岩注浆的综合化主动支护方法。结合矿压监测,优化后支护效果良好。研究结果为类似采动应力影响下的巷道交岔点围岩稳定性控制提供技术参考。

岩石隧道掘进机不良地质施工处置技术

岩石隧道掘进机(Tunnel Boring Machine,TBM)凭借其高效优质、作业安全等特点在铁路、公路、地铁、水利水电等领域广泛应用,在普通地质环境下推广顺利。复杂地质环境下致灾源多,如硬岩岩爆、软岩大变形、断层破碎带、涌水突泥等不良地质使TBM施工频繁出现围岩坍塌、支护失效、卡机淹井、设备损伤等问题。本文结合工程案例,从超前主动加固、注浆及锚固、管片支护、撑靴加固4个方面总结现有施工技术,以应对TBM穿越不良地质导致的刀盘卡机、护盾抱死、初期支护变形过大、撑靴打滑等问题,提升TBM在不良地质环境下的适应能力,为类似工程提供参考。

高层建筑施工深基坑支护加固技术研究

为深入研究高层建筑施工中的深基坑作用力,设计一种新的高层建筑施工深基坑支护加固技术。基于支护作用确定加固沉降计算简图,在分析深基坑支护加固结构过程中,明确支护结构与深基坑接触的侧限压缩变形和正面冲击压缩变形是导致高层建筑深基坑沉降的主要因素,利用公式计算深基坑结构受到力的大小,结合计算结构,合理设计深基坑的支护结构,使支护结构的固定效果达到最佳。研究结果表明,设计的高层建筑施工中深基坑支护加固技术内部接头能够很好地处理刚度和接头之间的关系,减少形变量,确保加固效果。

煤层群采动下围岩应力演化规律及协同控制技术研究

针对煤层群开采过程中巷道支护困难问题,以贵州土城矿212回风石门为工程背景。综合采用现场调研、数值模拟、相似模拟及现场试验等手段,揭示了212回风石门应力演化规律,并提出了“卸−转−固”协同控制技术。研究结果表明:212回风石门遭受破坏的主要原因是煤层群采动过程中存在的地质力学问题导致了围岩失稳。巷道底板及两帮在采动过程中产生不同程度的应力集中。当遭受垂直应力挤压时,巷道底部承受的挤压力较大,而顶部围岩承受的拉伸力较大,由于力学不平衡导致围岩的破坏。基于此提出了“卸−转−固”协同控制技术。通过爆破卸压的方式,利用爆破产生的冲击波引起围岩的震动和应力波动,使表层围岩中原本集中的应力分散到更深的围岩区域,降低表层围岩的应力集中程度。同时,利用爆轰和封孔工艺进一步加固卸压孔周围的围岩,形成两个承载结构。即由巷道支护体形成的内承载体和由深部围岩形成的外承载体。两者相互作用有效承受巷道浅部及深部围岩的应力,并转移到支护结构,起到保护和稳定围岩的作用。利用该技术在212回风石门现场试验,结果显示:使用该技术区域应力长期趋于稳定甚至缓慢降低,巷道顶底板及两帮移近速率分别降低了74.49%及47.67%,底鼓量降低了77.2%。而未使用该技术区域应力出现不同程度的上升,表面位移收敛严重。由此可得,围岩控制效果显著。该技术已成功推广到贵州其他不同地质环境的煤矿,均取得了显著效果。

超前注浆加固技术在掘进工作面过破碎带中的应用

G煤矿在回采工作面5521-10回风巷掘进期间,受到褶曲、断层等地质构造及煤层赋存条件的影响,构造前后形成集中应力区,煤岩体处于松软破碎状态,原有锚网支护方式无法有效满足巷道围岩控制要求,巷道掘进期间易发生漏顶造成灾害。针对上述问题,结合掘进工作面实际情况,提出了解决思路,决定采用尤卡尼加固剂进行巷道煤岩体超前注浆加固的技术措施,并设计了相应的技术参数,注浆加固后使破碎煤岩体力学性质得到了有效改善;注浆加固技术方案实施后,选择合理的支护参数对巷道进行有效支护,并对巷道进行离层变形监测、锚杆锚索受力特征现场测试,其结果验证了该技术的合理性。

深部高应力煤巷围岩修复加固技术案例分析

为解决在强扰动巷道下传统锚杆索组合支护围岩协同控制能力不足的难题,以葫芦素矿21205辅运巷为工程背景,通过现场调研、理论分析、数值模拟进行分析得出顶板有效锚固层薄弱,现有支护易产生顶板渐进式破坏且未能充分发挥围岩承载性是制约支护效能主要原因。为此提出时效全长预应力锚固技术与新型巷道围岩多圈层高效支护技术,并通过数值模拟验证了新支护方案的可行性。工程实践表明采用围岩控制加固技术后,显著增强了支护效能,有效控制了深埋煤巷围岩大变形。

黄泥夹层灰岩顶板回采巷道支护技术研究

为进一步探究黄泥夹层灰岩顶板回采巷道的支护技术优化路径,结合实际案例,通过仿真分析确定了黄泥夹层灰岩顶板回采巷道存在的风险因素,确定采用锚索网联合支护形式对其进行针对性优化,并确定了支护技术的参数与整体支护方案。对支护效果进行现场测试,结果显示,本次支护方案在降低顶底板位移方面发挥了显著效果,证明了该支护技术的可行性。

深部开采复合顶板巷道围岩支护技术研究

为研究深部开采复合顶板巷道围岩支护技术,以火烧铺矿260303轨道巷为工程背景,分析复合顶板巷道破坏原因,提出深部开采复合顶板巷道围岩支护技术方案。结果表明:通过优化断面形式联合锚索-长短锚杆耦合支护的多级围岩支护方案,可提高巷道断面承载强度及锚杆索的联合支护作用,现场监测顶板下沉量仅为48 mm,两帮移近量稳定为34 mm,表明围岩控制效果较好,能够保证工作面安全生产。

动压影响区松软留顶煤巷道支护技术研究

厚煤层开采工作面回采巷道断面普遍较大,随着矿井采掘深度和开采范围的不断增大,回采巷道围岩控制难度增加,这就需要做好动压巷道围岩变形控制。本文以某煤矿11307回顺为研究对象,分析动压影响下松软留顶煤巷道围岩变形特征及影响因素,并提出具体支护方案。总体来说,采用锚杆索、注浆、钢筋托梁及金属网组合支护顶板,采用锚杆索、金属网组合支护巷帮。工程应用后,11307回顺巷道位移变形量较小,可满足使用需要。

巷道围岩破坏及滞后突水机理研究

我国华北型煤矿开采受底板承压水威胁严重,巷道掘进之后承压水滞后突水是矿井常见的生产安全事故之一。为了减少巷道滞后突水事故,实现安全高效地开采受底板承压水威胁的煤层,采用力学分析理论通过建立数学分析模型和数值模拟模型,运用工程地质与水文地质学相关理论推导与分析。研究结果表明,巷道掘进完成后底角是破坏范围最大的地方;应力失衡是造成围岩破坏的主要原因;应力变化引起能量失衡是造成底板承压水导升的主要原因;水对岩石的软化作用是造成滞后突水的关键因素。提出了可以通过强化巷道支护和注浆改造遭受承压水破坏的隔水层底部结构的方法,防治巷道掘进过程中的滞后突水问题,为防治底板存在高承压含水层,并且具有滞后突水危险性的矿井指明了新方向。

深锚-浅注非对称强化控制技术研究与应用

煤矿开采过程中,诸多巷道受水浸及多种应力扰动源影响,引发浅部围岩浸水弱化及左右帮非对称性变形,亟需提出针对性支护技术。以兖矿集团小屯煤矿主平硐为研究对象,通过现场调查、数值模拟的方法,分析了主平硐受水浸及多工作面采动影响变形失稳规律,确定了左右帮支护关键层位,据此提出了深锚-浅注非对称强化控制技术,制定针对性支护方案,并成功开展了工业性实验。

煤矿斜巷开拓安全技术的作用分析

为进一步探究斜巷开拓安全技术在煤矿中的应用及其发挥的作用,以南岭煤业有限公司二水平北翼轨道大巷斜巷开拓工程为例,结合该工程的实际情况,从多个角度分析煤矿通风、支护工艺等安全技术,并通过实际评估,确定本次斜巷开拓中安全技术所发挥的作用,为煤矿的安全开采提供技术参考。

断层影响下掘进巷道稳定性分析

为了提高断层影响下掘进巷道的稳定性,基于巷道左帮、右帮、顶板位置的钻孔窥视结果,确定了2 m松动圈范围。随后对断层破坏带区域进行注浆加固,配合永久支护方案,将锚杆锚固力从30 kN提升至90 kN,顶板下沉量得到有效控制,解决了掘进面过断层存在的问题。

煤矿顺槽巷道的支护技术及应用分析

以A煤矿11223工作面上顺槽梯形巷道为研究案例,介绍一种煤矿顺槽巷道支护技术方案。在巷道原支护方案的基础上,介绍3种支护优化方案,借助ABAQUS数值仿真模拟软件,根据梯形巷道地质条件,从位移分布、应力分布、塑性区分布3个角度对3种支护优化方案实施对比分析。得到最佳支护优化方案后,将此优化方案应用于工程实践,确认最佳优化方案可满足梯形巷道的支护要求。

特厚煤层综放工作面过空巷矿压显现规律及控制技术研究

为研究特厚煤层综放工作面过空巷矿压显现规律及控制技术,以小峪煤矿8202工作面过空巷为研究背景,通过建立综放工作面斜交过空巷数值计算模型,按照工作面推进位置将过空巷划分为准备阶段、过空巷阶段和过空巷结束阶段,以此分析采动矿压显现特征,在原设计基础上提出了空巷补强支护技术,并成功进行了现场实践验证。结果表明,随着工作面逐渐靠近空巷,开采扰动对空巷的影响越来越大,在距离空巷10 m时,空巷受集中应力影响开始发生大变形,在推进至空巷时,空巷顶板直接发生垮落,工作面需快速通过避免悬顶距过大。提出了不同的补强支护技术,对特殊区域进行生产工艺优化和金属网铺顶,并对现场应用效果进行了分析,该支护方法可以实现工作面快速通过双空巷。研究结果可为类似煤层条件的工作面提供借鉴。

煤矿深井软岩回采巷道支护技术研究

以某煤矿的深井软岩回采巷道为研究案例,采用正交试验法介绍一种巷道支护方案。基于正交试验法获取最佳深井软岩回采巷道支护技术方案后,通过数值仿真模拟,从巷道掘进期、巷道回采期两个角度检验不同时期巷道垂直应力分布、位移分布以及塑性区分布。通过数值仿真模拟初步验证支护技术方案可行性后,将支护技术方案应用于工程实践,进一步确认此支护技术方案应用可行性。

极近距离煤层下伏回采巷道围岩控制技术研究

针对极近距离煤层下伏巷道支护难度大的问题,采用数值模拟、理论分析、现场实践相结合的研究方法,开展极近距离煤层开采底板下伏巷道围岩稳定性控制技术研究,得出:极近距离煤层开采底板下,将下伏回采巷道相对上覆残留煤柱中线错开12~16 m距离布置,有利于下伏回采巷道支护稳定,并在此基础上提出锚杆+金属网+金属棚架的联合支护方案,应用效果良好,为类似条件下的巷道支护提供了有意义的参考。