基于正交试验的桁架锚索巷道支护参数研究

基于正交试验原理和计算机数值模拟方法的有机结合,优化设计大断面巷道预应力桁架锚索支护参数,并有效解决了新元公司大跨度厚层泥岩复合顶板煤巷支护难题。对正交试验结果进行回归分析并拟合得出回归关系式,从而对大断面巷道支护提供有价值的参考。

复杂条件下交叉点巷道支护技术研究

交叉点是巷道支护工程中的难点,复杂条件下其支护难度更大。受集中应力影响,交叉点巷道顶板易下沉,巷道中间岩柱易破坏,普通的支护方法无法有效的控制交叉点围岩的变形。根据交叉点巷道破坏机理,提出了新的支护方法。用空间锚索桁架支护交叉点巷道,为巷道顶板提供全方位的支撑力。巷道中间岩柱是交叉点天然的支护体,用锚索贯穿岩柱,锚索上施加预紧力,为其提供水平方向的约束力。运用有限元分析软件对新的支护方法进行建模计算,验证其合理性。淮北临涣矿东部I9煤仓附近3号交叉点采用普通的支护方法,巷道围岩受动压影响出现局部破裂。该交叉点采用新的支护方法后,变形监测结果表明,巷道围岩的变形得到了有效的遏制。

深井沿空掘巷煤柱合理宽度优化

曲江矿属深部高应力矿井,沿空掘巷留设7m煤柱,应力集中程度高,采空侧煤体破坏严重,呈现"液态"流动.结合极限平衡理论及FLAC2D对9,7,5,3m煤柱的应力和塑性区分布进行了分析,优选煤柱合理宽度.结果表明,煤柱宽度为5m时,巷道变形较小,应力集中程度降低,配合优化后的支护方案应用于现场,发现两帮和顶底板变形均小于350mm,能满足安全生产要求,为类似条件巷道煤柱留设提供一定的理论借鉴和实践参考.

预应力桁架锚索支护技术在动压巷道中的应用

为了提高受采动影响的工作面支护强度,控制巷道围岩变形,对巷道变形原因进行分析,针对巷道地质条件复杂,不利于形成整体结构情况,采用高预应力桁架锚索支护为巷道水平和垂直方向同时提供预应力支护,使煤岩体处于多维挤压状态,弥补单体锚索支护没有水平张紧力的缺点。经数值模拟与监测分析,支护加固后,巷道变形量稳定在160mm左右,巷道围岩变形得到控制。

唐洞煤矿-200m井底车场修复技术

针对唐洞煤矿-200m井底车场返修工程,通过对岩变形情况与破坏特征的现场调查与观测,分析了巷道破坏原因,提出锚、网、喷、注、锚索联合支护方案,并现场监测修复加固工程实施效果.实践表明:锚、网、喷、注、锚索联合支护可有效限制围岩的变形,提高围岩支护体的共同承载能力,本支护方案设计合理,对类似破坏巷道的修复具有一定指导作用.

复杂条件下孤岛周围巷道支护技术研究

孤岛地段是巷道支护工程中的难点,复杂条件下其支护难度更大。孤岛地段交叉点巷道顶板易破坏,孤岛岩柱易变形,普通的加固方法都满足不了孤岛地段对支护强度的需求。运用有限元法模拟孤岛的变形,根据孤岛地段的破坏机理,提出了新的支护方法。用双控锚索加固孤岛岩柱,用空间锚索桁架支护周围巷道。运用有限元法对这种支护方法进行数值模拟,验证了新的支护方法的合理性。淮北临涣矿东部孤岛地段岩层软弱破碎且受采动影响,工程应用结果表明,这种支护方法有效地遏制了该地段围岩的变形。

桁架锚索组合支护技术在开切眼中的应用

大跨度复合泥岩顶板煤层巷道是围岩变形剧烈且顶板易冒落、极难维护的巷道。针对该类巷道围岩破坏特点,提出桁架锚索组合支护技术,结合白龙煤矿2-1101切眼,采用有限元软件进行支护参数优化模拟分析,并对桁架锚索组合支护技术的经济效益进行分析。

大断面煤巷锚杆桁架联合支护技术

选取薛村煤矿厚煤层大断面1927运输巷为研究对象,采用FLAC3D模拟研究了巷宽对围岩的影响,结果表明:顶、底、两帮塑性区呈"半椭圆"状分布,随巷宽增加,顶板的塑性区破坏范围增加速率最大,两帮次之、底板最小;巷道围岩变形破坏向深入逐渐降低,深部破坏变形曲线呈"负指数"形式;巷道顶板表面变形量及变形增加量最大,两帮次之、底板最小;帮支承压力呈浅部升高深部降低的趋势,支承压力峰值随巷宽增加向深部转移。从而得出:桁架锚索可锚固在肩角稳定区,封闭结构可兜护顶板;桁架锚索、锚固空间附加应力网,可有效加提高围岩共同承载能力,共同抵抗变形。基于此提出高强高预紧力锚杆与桁架锚索联合支护技术。工程实践结果显示,两帮移近量98 mm,顶底板移近量128 mm,顶板离层量3 mm。

煤柱下高应力巷道锚杆支护技术研究

通过研究集中应力作用下巷道顶板及两帮的变形机理和破坏情况,确定高应力作用下巷道的支护方式为桁架锚索+锚杆联合控制技术方案。该思路成功地应用于淮南矿业某矿的巷道支护中,取得了良好的支护效果和经济效益,可在类似条件下的高应力巷道中推广应用。

大跨度钢箱桁架拱扣锚索拆除施工技术

结合香溪长江公路大桥扣锚索拆除施工实例,在阐述钢绞线一般松张拆除后,得出如何在安全、质量、经济、节时基础上拆除大跨度高水面扣锚索的科学合理施工方法。指出采用该方法全程施工占地少,且对周围交通及构建筑物影响低,希望能对相关单位提供帮助。

软弱半煤岩巷围岩的变形机制及控制原理与技术

以广西百色东笋煤矿为工程背景,针对力学强度较低的半煤岩巷道难支护问题,采用现场调查、室内试验、岩体测试与监测、数值计算、理论分析和工业试验等手段进行变形机制和控制技术等研究。首先,通过巷道变形情况的调查发现,东笋矿区半煤岩巷呈现大变形特点,变形主要出现在巷道的两帮,以中下部最为严重;进行围岩裂隙窥视与实验室力学试验,可知,巷道岩体强度较低,遇水崩解、膨胀,松动圈可达到4 m左右。然后,分析岩煤巷道破坏的主要原因与变形特点,认为支护失效与巷道失稳的主要路径为:围岩强度较低→节理裂隙发育(外界环境及扰动作用下)→碎胀变形→应力叠加及流变→大变形;最后,分析该类巷道的支护原理,提出以"桁架锚索"为核心的"锚、网、索、梁"综合支护技术。理论分析表明关键在于帮部的支护,即桁架锚索,桁架锚索既起到力传递作用,又增大帮壁煤岩体的受力面积,提高支护刚度。根据煤岩体变形与桁架锚索受力特点,设计一种反扣装置,该装置能提高锚索桁架钢的抗弯矩能力。应用表明,该综合支护技术能发挥"固帮""强顶"和"抑底"等作用,从而达到全方面地提高巷道的稳定性。

综放工作面沿空开切眼布置与支护技术研究

综放工作面沿空开切眼跨度大、顶煤厚度大、沿空小煤柱、围岩松软、裂隙发育，支护难度大。针对宽度8 m、顶煤厚度5.6 m的综放沿空开切眼，采用理论分析、数值模拟、现场试验及监测分析等方法，研究了煤柱的留设原则、煤柱应力分布特征，优选了煤柱宽度；分析了综放沿空开切眼的支护机理，设计并试验了锚网带与锚索支护、锚网带与桁架锚索支护方案。研究结果表明，煤柱合理宽度为4~5m。2种支护方案改善了顶煤的受力状态，提高了围岩承载能力，有效控制了大跨度、厚顶煤的离层、裂隙扩展和弯曲下沉，保证了综放沿空开切眼的稳定性。

大断面强采动综放煤巷顶板非对称破坏机制与控制对策

针对大断面强采动综放煤巷开掘过程中出现的顶板非对称变形破坏现象,以王家岭煤矿为工程背景,通过现场调研、室内试验、理论分析、数值模拟和井下试验等手段,对变形破坏机制与控制对策进行研究。得出如下结论：（1）综放煤巷顶板呈现非对称变形破坏特征,表现为煤柱侧顶板严重下沉、剧烈水平滑移变形及肩角部位顶板错位、嵌入、台阶下沉等;（2）侧向基本顶于煤柱上方距采空区边缘6-7 m处发生破断,基本顶的破断和回转下沉运动引起的不均衡支承压力q和回转变形压力σ是沿空巷道不对称变形破坏的根本力源,靠煤柱侧顶板及肩角部位是巷道变形破坏的关键部位;（3）受采空区不稳定覆岩运动和巷道开挖影响,巷道围岩结构和应力分布以巷道中心线为轴呈非对称性分布,而原有支护未能对煤柱侧顶板及肩角等部位加强支护且无法适应顶板剧烈水平运动,巷道掘出后呈现出非对称矿压显现,后期受到本工作面回采影响,非对称变形破坏进一步加剧。（4）分析该类巷道支护原理,提出集高强锚梁网、非对称锚梁桁架结构、预应力锚索桁架的非对称控制体系,阐述其控制机制,并进行方案设计和工程应用。数值模拟和工程实践表明,该技术可有效减弱顶板应力和位移分布的非对称性,控制围岩非对称变形破坏。

过断层特大断面厚煤顶煤巷破坏机理及围岩控制技术

为了研究过断层特大断面厚煤顶煤巷围岩破坏失稳机理及其控制技术,以山西省东坡煤矿9#煤层923材料巷在相邻工作面回采过程中发生严重变形破坏为工程背景,采用UDEC离散元数值分析的手段,模拟了923材料巷受相邻工作面采动影响下破坏的过程。揭示巷道围岩破坏机理,提出采用"桁架锚索+锚网带"的围岩控制技术,实现了有效控制顶板冒落和围岩剧烈变形。

大断面煤巷桁架锚索支护预应力场研究与实践

针对大断面煤巷围岩控制难题,分析了高预应力桁架锚索支护技术的优越性。采用FLAC3D模拟分析了大断面煤巷条件下,桁架锚索长度、布置角度、孔口帮距和预紧力对支护预应力场的影响：锚索深入顶板长度以6～8 m为宜,布置角度以15°～20°为合理,孔口帮距为1.4～1.6 m最佳,增大锚索预紧力能大幅减弱岩层的受拉破坏情况,减少顶板岩层下沉。基于此提出了高预应力桁架锚索和常规锚杆索联合控制技术,结果表明：大断面煤巷支护完成15 d后实现自稳,巷道顶板下沉量小于95 mm,两帮移近量小于80 mm,顶板离层量小于5 mm。