复杂构造大断面硐室群支护方案模拟分析

针对鑫顺煤业15号煤仓上部卸载硐室断面大、围岩裂隙发育、硐室稳定性差等问题,提出采用"全断面长锚索+锚杆+关键部位组合锚索"支护方案,通过数值模拟,分析了硐室在无支护和所提支护方案下围岩位移场、应力场、塑性区变化特征,证明支护方案是合理可行的。     

超大断面硐室围岩变形破坏机理及控制

针对断面面积近100 m2的大采高支架换装硐室,采用现场观测、数值模拟等方法分析其变形破坏机理:硐室断面增大致使围岩破碎区、塑性区增大,超大断面硐室塑性区半径达到普通断面硐室的2.2倍;断面增大引起掘进扰动应力增高,而锚杆加固厚度小、初期支护阻力小致使软弱围岩严重变形破坏。针对支架换装硐室0~2.5 m的破碎区、2.5~8.0 m的塑性区,提出了分区耦合支护围岩稳定控制原理:硐室围岩由浅至深破坏程度逐渐减小,达到稳定所需支护强度逐渐减小,采用高强高预紧力"锚杆、注浆锚索、锚索"支护及"分区注浆加固"技术,可形成针对破碎区、塑性区和弹性区的3个相互联系的承载圈,从而满足各个分区支护强度需要,实现支护结构和围岩共同承载,保证围岩稳定。     

井底大断面关键永久硐室围岩变形机理及其控制技术

为解决井底大断面换装硐室一次支护围岩大变形问题,基于成庄煤矿大断面硐室围岩地质力学条件和变形特征,采用理论分析、数值模拟和现场试验的方法从大断面硐室围岩应力分布特点和支护承载结构稳定性两方面分析了大断面硐室围岩变形破坏的原因,并针对硐室围岩变形破坏的特征及其控制要求,研究提出在注浆原位加固提高原有锚网支护与围岩共同形成的支护承载结构完整性和强度的基础上,进一步采用全长预应力锚固强力锚索增强支护承载结构的稳定性的技术方案,对成庄矿井底大断面关键永久硐室进行二次加固。试验结果表明,巷道围岩变形量为8mm,底鼓为13mm,有效控制了硐室围岩的大变形。     

深部大断面软岩硐室支护技术优化及应用

为解决深部大断面软岩硐室急剧变形失稳问题,以朱集西煤矿西翼11煤运输大巷机头硐室为研究对象,采用理论分析与数值模拟的方法,对4种不同支护方案及不同支护结构(锚杆支护、锚杆+喷层支护、锚杆+锚索支护、锚杆+锚索+喷层支护)的围岩塑性区破坏深度与位移进行分析,得出方案三锚网喷初次支护+预应力锚索二次支护为最优方案。工程实践表明,采用耦合支护方案三后,支护结构的整体性承载能力和围岩的自承能力提高,机头硐室两帮移近量为25.98 mm,顶底板移近量为43.45 mm,有效控制了深部复合围岩的大变形失稳问题,保证了巷道围岩的长期稳定。     

金属矿山超千米深TBM主机组装硐室破坏形式分析与支护设计研究

针对某金属矿山超千米深TBM大断面主机组装硐室的支护问题,采用现场调查、室内试验、理论分析等方法,综合考虑深部地应力情况,研究大硐室破坏形式,基于Q系统法及抛物线拱法,提出硐室支护方式及支护参数,最后运用数值模拟方法验证支护效果。结果表明：TBM主机组装硐室破坏形式为楔形体冒顶破坏,潜在破坏区域在硐室拱顶4.2 m范围内,计算Q值1.84,提出锚杆+网片+喷砼+长锚索的支护方式及其参数;数值计算表明,支护后,巷道临空面最大位移约为3 cm,顶板与两帮剪切破坏与拉伸破坏均在锚索控制范围内,锚索未发生破坏,支护效果良好;方法充分结合现场围岩情况、深部地应力条件与硐室破坏形式,适用于金属矿深部大断面硐室支护设计。     

特大断面硐室软岩变形机理及控制

为了有效控制王庄煤矿支架换装硐室围岩的变形破坏,分析了特大断面硐室围岩变形破坏机理.认为断面大、岩性差、二次应力高及支护参数不合理是围岩变形破坏的主要原因,并提出了“及时支护,高强、高预紧力长锚杆、注浆锚索、长锚索分层协调支护”的特大断面硐室支护技术.在王庄煤矿断面96 m2的特大断面支架换装硐室成功应用.     

高帮大断面硐室围岩稳定性及支护技术研究

小纪汗煤矿主排水泵房布置在复合岩层中,采用半圆拱型断面,宽6.04m,高8.92m,掘进断面50m2,为高帮大断面永久硐室,支护难度大、要求高。运用数值模拟方法分析得出了高帮大断面硐室围岩变形破坏特征为以两帮破坏为主的结论,提出了做好控顶工作的同时应着重加强帮部支护的设计思想。采用以高强锚杆、锚索为主体的锚网喷联合支护方案,有效地控制了围岩变形,收到了良好的支护效果。     

深部硐室围岩破坏原因与稳定性控制技术

煤矿开采逐渐转向深部,深部硐室围岩大变形特征给硐室群稳定性控制带来很大难度。根据深部大断面硐室围岩力学特征及变形特性,通过地质条件分析、原岩应力测试、岩石微观组分分析,对深部硐室围岩破坏的影响因素进行了总结,以抗让结合的原则,提出深部构造复杂区域大断面硐室围岩稳定性控制对策。采用关键部位耦合支护控制技术+底脚锚杆+全断面锚索加强支护对深部大断面硐室进行强抗微让的强力支护方式,在葛亭煤矿230扩容泵房硐室成功应用,并对泵房硐室围岩收敛变形、锚杆索工况、离层进行了长期监测,围岩顶底板移近量仅12.5 mm,两帮内移量7.5 mm,锚杆索受力均匀,内外离层较小,完全满足矿井安全生产需要。     

大断面硐室锚喷注联合支护技术

为解决大断面绞车房硐室支护难度大且变形严重的问题,以中泰矿业三水平轨道绞车房为研究对象,运用FLAC3D软件分别分析了绞车房硐室在锚杆、锚索联合支护和锚喷注联合支护状态下围岩的稳定性,对锚喷注联合支护技术进行了现场试验。研究结果表明:锚杆、锚索联合支护条件下硐室两底角受到较大的水平应力,竖直应力集中于底板,这是原支护条件下U型钢破坏和底鼓的原因;锚喷注联合支护技术下硐室各方向上的围岩应力相对均匀,硐室两帮移近量为43 mm,顶底板移近量为21 mm,硐室围岩变形得到了有效控制。     

深井大断面硐室围岩稳定的数值模拟研究

结合顾桥矿大断面硐室工程地质实际条件,提出了锚杆锚索共同支护、浇注钢筋混凝土支护、联合支护3种技术方案,运用FLAC3D数值模拟软件对这些支护形式的条件下围岩应力特征进行分析,从而得出联合支护为最佳的支护方式。     

大断面硐室围岩变形机理及合理支护技术研究

针对陈四楼煤矿复杂条件下大断面硐室围岩变形难以有效控制情况,采用现场调查、理论分析、数值模拟等方法进行了研究,推导出围岩变形的计算公式,分析了硐室围岩变形的影响因素,以及采用正交试验法并结合数值模拟软件FLAC得出最佳支护参数,提出了大断面硐室围岩控制技术。现场实践表明,硐室围岩变形量在控制范围之内,硐室支护稳定。     

动压巷道组合锚索的“应力柱”效应研究

为有效控制动压巷道围岩变形较大、支护控制困难等问题，以山西某矿8102工作面为工程背景，通过现场调研、数值模拟、现场试验等手段，对动载扰动条件下组合锚索的支护效果进行研究分析，并在现场进行了工业性试验。研究结果表明:通过对在动压巷道顶板施加组合锚索的数值模拟得知，巷道顶板应力比较集中，并出现“应力柱”效应，巷道变形较小。结合现场工业性试验，在动压巷道顶板施加组合锚索，巷道变形破坏情况明显好于未施加组合锚索段；组合锚索可以有效控制动压巷道围岩变形破坏情况。     

深部高应力硐室围岩稳定性分析

针对深部高应力条件下硐室围岩变形严重、围岩稳定性差的问题,采用现场调查、试验研究和数值模拟等方法,分析了硐室围岩变形破坏特征和围岩变形机理,对硐室围岩矿物成分进行了分析,模拟了相邻硐室和巷道开挖对硐室围岩的扰动影响,对硐室围岩进行了松动圈窥视探测,确定了硐室支护方案。结果表明,新的支护方案提高了硐室的安全稳定性,硐室支护效果良好。     

动压影响下盘区胶带机头硐室破碎围岩加固技术

详细调查成庄矿二盘区胶带机头硐室生产地质条件、支护现状和变形破坏特征;运用FLAC^3D建立三维数值模型,分析硐室随着相邻工作面的推进三维空间围岩应力场分布状况,以及不同尺寸保护煤柱条件下工作面采动对巷道群应力集中的影响,揭示了原有锚杆支护失效原因。针对动压影响硐室变形实质是围岩内部产生裂隙及其扩展、张开的特点,提出先注浆充填修复围岩结构完整,增强围岩自身承载能力,后采用强力锚索支护控制锚固区围岩的二次离层,在锚固区内形成次生承载层提高其围岩稳定性的加固原理。基于上述原理设计加固方案应用于盘区胶带机头硐室巷修工程,试验表明:采用围岩表面喷浆封闭堵漏和浅深孔注浆相结合的加固技术,不但有效控制了胶带机头硐室的失稳破坏,还限制了围岩的长期流变,从而确保了硐室的长期稳定。     

深部高应力回采巷道变形破坏机理与控制技术

针对深部高应力回采巷道变形破坏严重与难控制的问题,以任家庄煤矿210504工作面回风巷为工程背景,研究了其变形机理和稳定性控制技术。对该工作面运输巷的变形破坏代表性地段进行了现场调查,发现该巷为典型的深部高应力回采巷道,变形破坏特征为强烈底鼓、两帮严重内挤、顶板整体下沉;采用数值模拟的方法研究了巷道围岩的变形破坏机理,认为该巷的变形破坏是由低预紧力锚杆支护体系不能控制深部高应力巷道围岩所导致;对210504工作面回风巷提出了“锚杆+锚索+W钢带+锚网”的综合支护方式。工程实践表明,巷道底鼓量为220 mm左右,两帮移近量262 mm左右,分别比原支护方案降低59.1%和40.2%左右,巷道围岩保持稳定。该研究成果可为该矿或同类矿井的稳定性控制提供借鉴。     

复杂松软岩层大断面马头门巷道破坏机理及组合支护技术研究

针对辛置矿马头门巷道断面较大,围岩应力分布复杂,易发生变形破坏的特点,根据现场实际情况,通过理论研究和数值模拟等方法分析了马头门发生破坏失稳的主要原因和锚杆索临时支护作用机理,提出采用主、被动组合支护方式对巷道全断面围岩进行加固和支护,使巷道顶板、两帮和底板加固的围岩形成整体加固拱,提高马头门围岩的承载能力。     

大断面注浆硐室围岩稳定性分析及控制技术

为解决大断面注浆硐室围岩稳定性控制难题,采用FLAC3D软件对硐室围岩变形破坏特征进行了模拟分析。数值模拟结果表明硐室围岩变形控制的关键部位为硐室顶底板的边角部位和硐壁中部。硐室开挖采用"溜井出渣、分层开挖、及时支护"的思路,尽量减小开挖扰动对围岩的破坏。硐顶与硐壁支护方法为"锚网索喷"联合支护,临时"初喷"支护及时封闭围岩,二次"锚网索喷"支护充分调动了围岩的自承载能力。硐底部分采用锚索和钢筋混凝土衬砌支护,避免硐底边角部位产生剪切破坏。监测结果表明支护结构能够较好地满足了硐室长期稳定性和防渗要求。     

高应力超大断面硐室围岩控制对策研究

针对深部高应力超大断面硐室围岩易失稳的问题,以红庆河煤矿设备换装硐室为工程背景,采用FLAC3D数值模拟软件分析了在低扰动掘进条件下超大断面硐室的围岩应力分布特征及变形规律,结果表明：高应力条件下,超大断面硐室塑性区范围明显变大,硐室帮部及底板相对于顶板更容易发生失稳,并提出强力一次全断面支护对策,底板锚索采用水泥灌浆实现全长预应力锚固。现场实践表明,硐室围岩稳定,变形量控制在30mm以内。