Research on U-steel yieldable support with backfill technology in rock roadway

The loading on U-steel yieldable support cannot be organically combined withthe law of strata behaviors from the surrounding rocks of roadway. In order to effectivelysolve the problem, U-steel yieldable support with backfill material and the performancerequirements of backfill material were analyzed on the basis of structural mechanics. Themechanical properties of backfill material selected were tested in the laboratory, and thetest results show that the ratio of the backfill material complies with the requirements ofbackfill technology; it can effectively optimize the relationship between the support and thesurrounding rock, and the filling layer can avoid the partial stress concentration and fullyimprove the support performance. Compared with U-steel yieldable support with ganguefilling, the filed application shows that the supporting result of U-steel yieldable supportwith backfill technology is satisfactory, the stress on U-steel yieldable support with backfilltechnology decreases greatly and distributes uniformly, convergence of the surroundingrock of roadway is decreased by more than 50%, and the surrounding rocks of roadwayare controlled effectively.

封闭式可缩性金属支架解析计算

对于深埋、软弱矿山巷道,可缩性金属支架是常用的支护形式,以适应围岩发生较大变形及其压力。针对封闭式可缩性金属支架,考虑在较大荷载作用下或围岩产生较大变形情况下支架节产生缩动时,进行其内力的计算。实际上,地下结构为超静定结构,支架缩动为非可逆过程,且缩动后支架形状会产生变化、卡缆将限制支架变形,这些都将使支架产生残余内力。通过计算支架的缩动残余内力、卡缆作用残余内力和荷载作用内力,并相叠加,进而获得支架缩动后支架的真实内力,从而为可缩性支架的设计计算提供依据。

大变形隧洞不同支护方案支护效果的对比分析

为了探索在煤炭行业大变形巷道中使用的一种让压支护方案在大洞径永久运行隧洞中的支护效果和应用价值,以锦屏二级水电站输水隧洞为典型算例,采用数值模拟的方法对强支护、分层支护、让压支护进行对比分析。分析结果显示让压支护可有效释放围岩变形并控制塑性区发展规模,使围岩的应力、支护体受力状态得到有效改善,支护体安全系数有效提高。该支护结构同时具有强支护控制塑性区规模、分层支护释放围岩变形和压力的优点,是目前较为理想的大变形隧洞支护方案。

千米深井大断面软岩巷道联合控制技术

针对邢东矿千米深井大断面软岩巷道围岩持续变形的控制难题,分析了-980m大巷变形失稳的主要原因,并结合现场地质生产条件,提出多维联合支护技术,即"锚网梁+U型钢支架+喷浆、壁后注浆"的综合治理方案。现场实践表明,采用该方案2个月后巷道变形趋于平稳,顶板最大下沉量88mm,两帮移近量207mm,底臌量92mm,有效解决了-980m大巷持续变形失稳的难题。

U型钢可缩性支架的稳定性分析

U型钢可缩性支架的承载能力主要取决于支架本身整体稳定性。讨论了考虑U型钢可缩性支架稳定性的承载能力问题,尤其对支架搭接部分对稳定性的影响进行了充分的研究,并得到一些重要的结论。

煤矿斜井管片衬砌与可压缩层联合支护的效果

为研究盾构斜井管片衬砌与可压缩层联合支护体系中可压缩层参数对管片衬砌力学性能的影响,以神华新街台格庙矿区主斜井工程为依托,建立考虑管片衬砌与可压缩层之间接触效应和管片整环刚度折减效应的数值计算模型,分析有无可压缩层、不同可压缩层刚度及厚度等因素下管片衬砌内力和变形的分布规律和变化情况;采用相似模型试验对上述问题进行了进一步研究,并对有无可压缩层时管片的极限承载力和破坏形式进行了探讨.研究结果表明:可压缩层刚度越大,管片所受围岩压力越大且分布越不均匀,同时使得管片弯矩减小,轴力增大,当可压缩层模量与围岩模量之比在0.1~0.5之间变化时更为明显;随着可压缩层厚度的增大,管片所受围岩压力依次按不均匀、均匀、不均匀的趋势变化,当可压缩层厚度与管片厚度之比为1.7时围岩压力最小,管片轴力则随可压缩层厚度的增大而减小;可压缩层存在与否对管片变形影响甚微,通过自身的挤密吸收围岩压力且促使应力重分布,从而减小并均匀化传递至管片上的荷载,使得管片内力随外荷载的增长更平缓,量值更小且分布更均匀,并使管片的极限承载力提高了40%;有无可压缩层时管片破坏均经历椭变、椭变加剧、裂缝出现和扩展、失稳破坏的过程,且有可压缩层时管片的破坏更严重.

可缩性金属支架的计算理论

Ｕ型钢可缩性金属支架是煤矿巷道中常用的支护形式。然而，其计算通常按不可缩金属支架进行，以致于可缩性金属支架的计算、设计常有不准确性及盲目性。本文根据地下结构的特点，着重对可缩性金属支架的搭接段进行力学分析，并提出了在支架内力计算中搭接段的处理方法；分析了支架缩动引起的形状变化及支架由于缩动而产生的残余内力的计算，从而建立了可缩性金属支架的计算理论。

U型钢可缩性支架的缩动分析

稳定缩动问题是充分发挥Ｕ型钢可缩性支架承载能力的关键。本文给出了Ｕ型钢可缩性支架的缩动条件，讨论了卡缆预紧力对支架抗缩动能力的影响以及支架在缩动过程中抗缩动能力的变化等问题。

内撑式可缩性U型钢支架在巷道支护中的应用

针对软岩巷道中U型钢支架失稳破坏问题,运用力法原理对有无内撑式可缩性U型钢支架的轴力和弯矩进行理论计算;结合工程现场考察,提出了"内撑式可缩性U型钢支架+锚网索"的联合支护方案。结果表明:巷道两帮最大移近量为40.90 mm左右,顶底最大移近量为62.45 mm左右,支架变形不超过15 mm,工程应用效果较好。

巷道格栅可缩性支架的力学分析

U型钢可缩性支架以支护能力大、可缩性和使用方便等特点,在难以支护的煤矿巷道中获得应用。但这种支架存在成本高、稳定性差和缩动条件苛刻等问题,限制其广泛使用。提出一种巷道格栅可缩性支架,通过力学计算,数值模拟分析和实验研究方法,研究了格栅可缩性支架的内力特征及在荷载作用下支架缩动产生的力学响应。结果表明,格栅可缩性支架结构合理,抗弯、抗扭性及稳定性能良好,支架承载能力大。支架缩动过程中,内力趋于均匀,缩动性质属于增阻型,而且缩动条件单一,在技术上容易控制,能保证支架在破坏前稳定地缩动,避免出现屈曲失稳而产生突发性破坏。这种支架质量轻、成本低、材料来源广、加工方便,而且便于与锚杆喷射混凝土联合支护,是一种有广泛应用前景的巷道支护形式。

双可缩联合支护控制茂名软岩动压巷道变形与防治底臌的研究

通过对茂名软岩矿区原有木支护巷道矿压显现的观测,掌握了该矿区软岩动压巷道变形的特点,研究了在这种条件下使用可拉伸锚杆与可缩性工字钢梯形支架联合支护的支护型式与支护参数,介绍了茂名黄塘岭矿使用这种联合支护后控制软岩动压巷道变形与防治底臌的显著效果。

U型钢可缩性支架壁后充填试验研究

基于在复杂性质围岩的巷道中,U型钢可缩支架的承载与围岩的作用无法有机的结合的这一情况,对U型钢支架失稳机理进行了阐述,并研究分析了壁后充填技术的科学性,表明使用U型钢可缩支架壁后充填技术,可有效改善支架与围岩的关系,使U型钢均匀承载,充分发挥U型钢的支护性能。工程应用效果表明,U型钢可缩支架壁后充填技术的实际效果较理想。

波形钢腹板支架支护技术的研究进展综述

本文总结了国内外几种常用的金属支架(矿用工字钢、U型钢)和钢管混凝土支架等在截面优化设计和极限承载力等方面的研究,重点介绍了一种新型波形钢腹板支架支护技术。对比分析了波形钢腹板支架与其他支架相比在承载力和经济性方面的优势,及其在支架整体稳定承载性能、局部稳定性能、支架可缩性节点构造以及支架与围岩相互作用等方面的研究成果;波形钢腹板支架的突出特点在于支护承载力高、自重轻,可节省大量钢材,降低井下工人劳动强度;研发出的高强度螺栓和楔形件套筒两类可缩节点构造,解决了传统可缩支架节点连接的偏心问题,且通过可缩卸压降低了作用在支架上的围岩荷载,提高支护结构的稳定性和服务周期。波形钢腹板支架的研究可为冲击地压煤矿巷道新型支护技术提供有益参考。

U型钢可缩性支架的预应力分析

本文首先提出，对于U型钢可缩性支架，对卡缆施加预紧力在支架内将产生预应力（内力），并建立了卡缆预紧内力的计算方法；根据支架的缩动量建立了缩动引起的支架残余内力的计算方法。从而为充分利用U型钢可缩性支架的性能提供了理论依据，完善了可缩性金属支架的计算理论。

非均质动压巷道的一种新型支架

本文介绍了一种适用于受采动影响的非均质岩石巷道维护的多铰可缩Ｕ型钢支架。文中阐述了多铰可缩支架的设计原理、结构特点和计算方法；进行了实验室和井下工业性试验，取得了良好的支护效果。分析和试验表明，多铰可缩Ｕ型钢支架兼有铰接支架和可缩支架两者的优点；承载力大，能自动调节载荷，适应不均匀的多变地压；具有可缩性好，复用率高，架设与回收方便等特点，是国内外首创的新型支架。

U型钢可缩性支架缩动特性研究

为了研究U型钢可缩性支架缩动让压特性,基于支架搭接部分的受力特征,采用理论分析和室内试验研究了U型钢可缩性支架的缩动条件和缩动规律,并对影响其缩动特性的因素进行了分析。研究结果表明:支护过程中U型钢间接触力从卡缆安装位置逐渐向两端减小,其缩动过程可分为三个阶段,分别为弹性压缩阶段、小滑移阶段和滑动阶段,小滑移阶段主要克服摩擦力作用,位移较小,而滑动阶段在较小轴力变化作用下U型钢产生较大位移;支架的抗缩动能力随着卡缆预紧力的增大而增强,但随着卡缆距施力端距离的增大而减弱。在现场应用中可以通过提高卡缆扭矩,增加受力端卡缆个数以及调整卡缆安装位置来改善支架的抗缩动能力,进而提高支架的支护强度。

深部复合地层管片衬砌与可压缩层联合支护技术研究

深埋盾构隧道所受围岩压力主要为围岩挤压型大变形产生的形变压力,其主要特点是变形持续时间长且具有重复性,支护完成后围岩压力仍将持续增大,企图通过增加支护刚度来抑制围岩变形是不现实的,采用让压支护是解决问题的一个方向。同时,深部围岩赋存条件复杂,岩体结构复杂多变,盾构隧道穿越复合地层不可避免。以国内两座大埋深盾构煤矿斜井为背景,采用相似模型试验和有限元数值计算手段,对比分析不同复合地层条件下管片衬砌+可压缩层联合支护时管片衬砌的力学性能。研究结果表明:在模型正确建立且参数取值合理的前提下,有限元数值计算结果可以和相似模型试验结果很好的吻合。均一地层条件下可压缩层可使管片最大弯矩减小12.5%～19.9%,最大轴力减小14.2%。复合地层使管片弯矩量值和分布均产生明显变化,但对管片轴力的影响则不明显,管片弯矩对复合地层抗力更为敏感,而轴力对复合地层抗力不敏感。有可压缩层情况下,复合地层中管片内力分布更加均匀,轴力的变化不明显。复合地层相对厚度对管片最大正弯矩的影响较为稳定,对管片最大负弯矩影响显著,使其产生位置偏向相对较软一侧的地层,且相对厚度越大偏移越明显。"上硬下软"复合地层中管片弯矩更容易受地层相对刚度的影响。

高水平应力条件下锚杆锚索耦合让压支护技术试验研究

首山一矿己15-12010工作面由于受构造应力的影响,机巷初掘期间巷道变形大,锚杆锚索破断严重。为实现安全生产,根据耦合让压支护的理念,设计了合理的锚杆锚索支护参数。经现场试验表明,采用捷马高预应力让压均压锚杆及让压"鸟窝"锚索,解决了锚杆锚索破断问题,有效地控制了巷道围岩变形。

平顶形支架可缩协调性研究

介绍了在立式巷道支架试验台上，对不同结构形式平顶形柱腿可缩金属支架的试验结果。分析了支架的力学特征和影响柱腿可缩性的因素。

煤矿井下采空区密闭墙相关问题的探讨

采空区密闭墙的砌筑位置及所用材料,对密闭墙的质量有重要影响,应根据支承压力的分布情况确定建墙位置。密闭墙的结构应采用柔性支护方式。