断层带软弱围岩变形特征及支护优化研究

断层附近软弱围岩变形特征的研究对于巷道支护优化和防止围岩大变形具有重要意义。本文以河南城郊煤矿为工程背景,对二水平西翼轨道大巷在掘进过程中断层带围岩表面位移、顶板离层、围岩松动圈分布进行了现场监测。结果表明:在巷道掘进卸压作用持续影响下,断层构造应力逐渐减弱,巷道变形速度随着掘进面的推进先增大后减小,断层带内巷道变形的主要作用力来自断层构造应力;深部围岩受断层构造的影响较大,裂隙较为发育,顶板处于不稳定状态,浅部围岩由于巷道开掘卸压离层量较小。断层附近松动圈受断层构造作用较大,围岩顶板出现大松动圈。本文结合地质条件和现场监测结果提出了U形钢与锚网索相互配合的支护优化方案。     

松软煤层大采高综采工作面巷道矿压显现实测与分析

为掌握松软煤层大采高工作面巷道矿压显现规律,进行了巷道表面围岩变形和顶板离层监测,结果表明:巷道表面围岩变形分为3个阶段,即超前支护范围外缓慢变形,超前支护范围内快速变形和剧烈变形;超前支护范围外顶板离层量较小,超前支护范围内离层量增加较快;锚固区内离层量在安全范围内,但锚固区外离层量较大,应当调整支护系统。     

近距离煤层采空区下掘进巷道过断层技术研究

针对近距离煤层开采条件下,采空区下部掘进巷道过断层支护难度较大的问题,本文以中煤平朔集团井工二矿21109主运顺槽掘进工作面过断层为工程背景,结合掘进巷道煤层顶板岩性和断层产状,确定了21109主运顺槽过断层掘进施工方案。在巷道顶板采用锚杆、W钢护板配合钢筋托梁和锚索联合支护,煤柱侧帮和工作面侧帮均采用采用锚杆支护,掘进工作面单纯采用主动支护后无法满足支护需求,又采取架设钢棚的方式对巷道进行了辅助支护。采取辅助支护措施后,28d内顶板浅部离层23mm,顶板深部离层31mm,巷道高度、宽度相对移近量分别为33mm和0mm;28d后,巷道断面再无变形,巷道围岩稳定。     

高预应力强力锚杆在易风化顶板巷道中的应用

长平煤矿大采高回采巷道为大断面沿底掘进巷道,为解决其顶板极易风化破碎且受大采高采动影响的支护难题,在理论分析和数值模拟的基础上,结合巷道实际地质赋存条件和应力场分布规律,采用高预应力强力锚杆支护系统进行该工作面巷道支护.掘进期间监测巷道围岩变形量不大,顶板几乎无离层现象,回采期间监测巷道表面位移及巷道整体变形量在工程允许范围内.结果表明,高预应力强力锚杆支护能有效地控制顶煤微裂隙的扩张,使得顶板不易风化,同时能够有效控制采动造成的巷道围岩变形与离层.     

干河煤矿三采区辅助运输巷过断层技术研究

干河煤矿三采区辅助运输巷在掘进过程中将通过断层,为保证大巷的顺利掘进,使大巷能够安全地通过断层,在探究断层的构造特征后,设计"预注浆+巷道掘进+巷道支护+监测监控+补强支护"的过断层方案,确定合理的过断层施工工艺,采用"喷砼+锚杆(索)+金属网+钢丝绳"的方式对巷道进行支护,并对围岩表面变形情况进行监测。监测结果显示,断层位置处围岩表面均未产生过大变形量,巷道围岩的稳定性得到了有效保障。     

13101综采工作面快速掘进巷道围岩变形观测

为了分析13101综采工作面软岩段快速掘进过程中的围岩变形情况和巷道支护效果,采用现场实测的方法对巷道表面位移和顶板离层情况进行监测分析。从监测的结果可以看出:巷道的围岩变形主要发生在掘后的7 d内,占巷道总变形量的大约70%;巷道掘后的第二天是巷道围岩变形量的速度峰值,两帮位移变形量的平均速度峰值大约是12 mm,顶板位移变形量的平均速度峰值大约是11 mm。对比本矿井历史监测数据,说明该项快速掘进支护技术应用效果良好。     

过逆断层掘进巷道合理支护方案确定

为确定店坪煤矿2003巷掘进过逆断层巷道的合理支护方案,文章通过理论分析、数值模拟、现场实测的方法,分析了巷道围岩变形的变形特征,最终提出了掘进巷道过逆断层期间巷道的锚网索合理支护方案,主要得到如下结论：1）掘进巷道过逆断层前后巷道围岩锚网索支护方案中,锚杆长度2.5 m,锚杆间排距600mm×600mm;锚索长度7 m,锚索间排距为1000 mm×1200 mm;2）巷道顶板的垂直变形和两帮的水平变形均呈现“中间大、两端小”的特征,其中最大顶板下沉量为100 mm,最大两帮移近量为29 mm;3）现场实测结果显示在巷道掘进21天后,巷道顶底板移近量和两帮移近量的增长变化不大,最终巷道顶底板移近量和两帮移近量分别维持在95mm和60mm左右。掘进巷道围岩变形得到有效控制,巷道支护效果良好。     

层次注浆工艺在切顶留巷围岩加固工程的应用

针对沿空切顶卸压留巷巷道受断层影响大变形、无法进行常规支护等问题,对巷道表面位移、顶板离层进行监测,得到巷道围岩破碎后变形规律和围岩结构情况|并根据工程需求研发一种以新型无机注浆材料和注浆工艺为核心的层次注浆技术,对留巷巷道进行注浆加固治理。工程实践结果表明：经过层次注浆加固后,围岩变形得到快速控制,顶板下沉量控制在25mm之内,顶板离层量仅为2mm左右|顶板淋水问题得到解决,围岩裂隙得到有效充填加固,留巷巷道变形进入稳定阶段,能够满足后期使用要求。     

汾源煤业5-1021巷过断层围岩控制应用研究

为消除断层在工作面巷道掘进时的安全隐患,以汾源煤业5-1021巷遭遇断层为工程背景,展开巷道围岩加固方案分析。根据巷道形态,设计了巷道围岩注浆加固与巷道锚杆索补强的联合支护方案,并通过巷道变形分析支护方案的效果。结果表明:巷道整体变形量较小,顶板最大下沉量为91.5 mm,两帮移近量为68.7 mm。     

沿底掘留厚顶煤顺槽巷道围岩控制技术

为了解决沿底掘留厚顶煤顺槽巷道围岩控制难题,以高河矿W1302回风顺槽为地质背景,通过及时对巷道顶板和迎头进行临时支护、加密锚杆(索)、破碎顶板注浆加固的方法实现了巷道围岩稳定。现场试验表明:顺槽巷道围岩变形和离层得到控制,最大顶板下沉量为91mm,最大两帮移近量为156mm,顶板离层最大26mm。     

全长锚注支护技术在断层破碎区的应用

为了保证8303辅运巷过断层期间顶板稳定,提高巷道过断层的掘进效率,分析了断层带围岩力学参数,提出了全长锚注支护技术,巷道在0~25d范围内围岩变形逐渐降低,在25d后顶底板、巷帮变形趋于稳定,顶板最大下沉量控制在0.24m以下,巷帮最大移近量控制在0.29m以下,与巷道完整阶段变形量相差不大,具有显著应用成效。     

厚层泥岩淋水顶板过断层锚注架联合支护技术

为解决胡家河煤矿北西辅运大巷掘进过F22断层穿层期间厚层泥岩淋水顶板支护难题,分析研究了断层对顶板淋水影响及淋水巷道对围岩、锚固结构的弱化机理。结合注锚架喷联合支护原理,采用顶板施工集中泄水钻孔、超前注浆、架设U型棚、喷浆封闭支护技术,确定了合理的锚网索支护参数,并成功的应用于现场。工程实践表明,应用该技术后,巷道掘进期间围岩较为稳定,再未出现明显下沉及漏顶现象,顶板淋水明显减少,断层面前后巷道围岩下沉得到控制,两帮再未发生收敛,巷道掘进满足安全生产需要。     

回采巷道过断层施工技术

受断层影响,巷道过断层期间掘进速度缓慢,影响采掘接替和矿井生产效率。为了更好地促进矿井生产,以23上04轨顺掘进为研究对象,采用FLAC 3D软件模拟巷道过断层时巷道围岩变形量和塑性区范围,并将围岩划分为正常围岩、过渡带和破碎带3部分。根据模拟结果可知,围岩变形量和塑性区范围都在过渡带开始增大,在破碎带达到最大值。巷道采用后退卧底法过断层,并对断层破碎带及时采用锚网索、注浆、U型钢棚进行支护,通过联合支护相互配合,可以共同提高巷道支护强度,增强巷道顶帮抗变形能力。     

原巷充填无煤柱掘巷技术的应用研究

以新庄孜煤矿62310回风巷为工程背景,介绍了原巷充填材料的选取和充填工艺流程,采用理论分析的方法分析了无煤柱掘巷的围岩控制方法,采用高强度锚杆、锚索、中空注浆锚索和钢筋网联合支护,选择合理的充填墙体强度和宽度,有效的控制了无煤柱掘巷的围岩变形和顶板离层。采用现场实测的方法,在1400m的掘巷中布点进行实测,实测数据为：巷道顶板变形量在30～50mm之间,顶板离层量小于20mm,巷帮变形量在40～50mm之间,观测数据表明巷道支护效果良好,巷道围岩变形得到有效控制。     

大倾角特厚复合顶板巷道支护稳定性分析

针对大倾角特厚复合顶板煤层倾角大、围岩强度低、层间黏结力弱且易离层等特点,结合永宁煤业4105工作面顺槽巷道实例,采用FLAC^3D数值模拟软件,模拟了不同断面形状与支护参数巷道围岩塑性区分布规律和围岩应力分布、变形等特征。研究结果表明,直墙拱形断面巷道可改善围岩的应力状态,减小围岩塑性区破坏范围,降低围岩的变形量,更加适合大倾角特厚复合顶板巷道的开挖支护。     

宽巷掘进沿空留巷矿压规律数值模拟研究

采空区顶板岩层分层垮落、岩层的旋转下沉和平移下沉造成巷道围岩次生应力场重新分布,围岩变形严重,因此,掌握沿空留巷采动支承压力影响下顶板岩层运动规律非常必要。针对某矿浅埋煤层、宽巷掘进、预掘留巷位置混凝土砌块沿空留巷的实际情况,通过三维数值模型对留巷围岩应力场、位移场、破坏场进行反演,揭示了留巷围岩矿压活动规律,对巷旁支护墙体受力变形特点、与顶板运动协调变形关系进行了分析,得出工作面轨顺留巷前后巷道围岩变形规律,为沿空保留巷道围岩控制提供了理论依据和技术支持。     

近断层大断面巷道变形分析与控制

为了解决近断层大断面巷道的支护难题,针对山西晋城赵庄矿近断层大断面巷道53121巷在掘进期间发生顶板剧烈下沉、两帮非对称变形和支护结构失效的现象,通过现场调研和数值模拟,分析近断层大断面巷道变形破坏的特征和原因。结果表明,断层面剪切滑移破坏、围岩松软破碎、支护结构针对性差是造成大断面巷道变形破坏的原因。利用非对称支护原理,提出该巷道围岩的控制技术,即顶板采用全锚索支护方式控制大断面巷道顶板下沉,两帮采用锚杆+锚索非对称支护技术控制大断面巷道两帮非对称变形,促使支护结构均匀承载,从而控制巷道围岩变形。工程实践表明,采用新支护方案后,围岩变形得到有效控制,巷道稳定性大幅提高。     

复合顶板松软煤层巷道变形破坏机理及合理支护设计

依据巷道围岩物理力学条件,结合数值模拟对复合顶板松软煤层巷道变形破坏机理进行分析,结果表明:巷道变形破坏原因主要是由于原有支护缺乏主动支护作用,复合顶板和松软煤帮物理力学性质差,在围岩应力作用下,顶板易离层、冒落,两帮易片帮、下沉,并且两者相互影响、相互作用。为此提出了在巷道掘进过程中采取的支护对策并对回采巷道进行合理支护设计。     

深井高应力破碎软岩巷道过断层支护技术研究

针对深部软岩破碎巷道遇断层后,巷道围岩变形量增大、易造成顶板垮落、底鼓变形破坏剧烈等问题,对高应力软岩巷道过断层支护机理进行了研究。通过采用数值模拟与现场实践相结合的方法,确定“金属网、U型钢拱支架、喷浆、注浆和锚索”的综合支护方式。应用结果表明,巷道顶底板和两帮的变形量大大减小,有效控制了深部高应力破碎软岩巷道的大变形和底鼓,保证了巷道围岩稳定。