深部高应力富水软岩巷道底鼓机理及控制技术

针对深部高应力富水软岩巷道底鼓问题,以胡底矿盘区水泵房为工程背景,分析了盘区水泵房底板变形特征及影响因素,采用UDEC离散元模拟软件对硐室掘进期间的围岩应力状态、位移模式及破坏形式进行分析,研发了适合在富水环境中使用的锚杆(索)新型防水锚固剂FS2350,该锚固剂具有良好的锚固效果。研究结果表明:水泵房在高应力和富水环境下呈现挤压流动性和膨胀性底鼓,底鼓呈全区域、持续性和连锁性等变形特征。底板锚注支护可有效提高煤岩体的物理力学特性,抑制底板岩层剪切破坏,控制破碎区进一步向深部转移,减小底板岩层破坏范围,改善了底板围岩的受力状态。锚注支护后,底板支护系统处于稳定状态,90 d后底板最大变形量为23 mm,有效解决了深部高应力硐室底鼓问题。     

深部软岩巷道底鼓机理与治理试验研究

为研究深部软岩巷道强烈底鼓发生机理及治理方法,以邯矿集团陶二煤矿扩大区南大巷底鼓问题为背景,分析了南大巷强烈底鼓特征及影响因素,提出了巷道底板锚索束+底板深浅注浆的治理方案,通过巷道原支护和底鼓治理方案相似模拟试验,对比分析了两方案在底板破坏和围岩应力分布特征。结果表明:高应力、岩石遇水膨胀、支护结构不合理等因素综合作用导致巷道发生强烈底鼓;浅部注浆使底板破碎岩体相互黏结形成整体,深部注浆填充深部裂隙岩体孔隙,锚索束将浅部注浆岩体和深部注浆岩体锚固在一起限制底板变形。现场底鼓治理试验表明:巷道底板变形在38~48 mm之间,治理后30 d巷道趋于稳定。该底鼓治理技术适用于深部大断面、永久巷道(硐室)底板加固。     

深部高应力富水黏土软岩大巷底鼓机理及控制技术

为研究深部高应力富水黏土软岩大巷强烈底鼓控制技术,以陕西蒋家河煤矿二采区回风大巷为工程背景,理论分析了大巷底鼓影响因素,采用UDEC-Trigon离散元方法研究了大巷变形破坏特征及底板锚注支护机理;研发出适合于富水条件下锚杆(索)锚固的新型耐水锚固剂,并在井下取得良好锚固及拉拔效果;提出了先注浆封闭裂隙、后锚索加固的底鼓控制方案,并成功应用于工程实践。研究结果表明:大巷在高应力及水理作用影响下呈挤压流动性和水理膨胀性底鼓;锚注支护对于减小深部高应力围岩塑性区分布作用不明显,其主要作用在于控制底板围岩浅部张拉裂纹的产生和深部剪切裂纹的产生、扩展延伸及贯通,抑制导水裂隙带形成,避免围岩遇水泥化弱化岩体强度,底板锚索支护系统还可有效改善底板围岩应力状态,避免浅部近零应力区形成及深部围岩应力的进一步释放;锚注支护加固底板后,锚索支护系统与底板围岩系统处于稳定状态,实测大巷最大底鼓量仅202 mm,有效解决了深部高应力富水黏土软岩强烈底鼓问题。     

高应力区大断面硐室维修加固支护技术

处于高应力区、采动影响、围岩软弱环境中的大断面硐室破坏现象严重,影响了矿井安全高效开采。以恒源煤矿Ⅱ62采区轨道下山绞车房为研究对象,通过钻孔窥视,探查巷道围岩破坏情况,给支护方案提供了依据。采用顶板组合式拉力分散型树脂与注浆全长锚固锚索支护+直墙岩体破碎段钢筋混凝土墙置换+锚索支护的综合支护技术,矿压观测结果表明,该支护方案能够有效控制高应力区大断面修复硐室的围岩变形;提出并实施的"新型组合式拉力分散型树脂与注浆全长锚固锚索"支护技术,能够实现普通锚索支护的高强度与注浆加固的联合支护,对提高巷道或硐室长期支护安全具有重要意义。     

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。     

采动影响下大断面巷道交叉点破碎围岩加固技术研究

文中采用钻孔窥视方法,分析王坡矿3208回风巷绕道与集中辅运巷大断面交叉点变形、破坏原因,认为围岩自身强度低、断面大、工作面回采动压影响是导致交叉点产生严重变形、破坏的主要因素。提出了采用高压注浆充填围岩内部裂隙,提高破碎围岩的承载能力,恢复成完整的岩体结构,同时提高锚杆锚索加固时力的传递;进一步采用高强度预应力全长锚固锚索提高浅部围岩应力值和抵抗剪切变形能力,阻止围岩再次破坏,确保加固后巷道围岩稳定。通过3208回风巷大断面交叉点试验表明:采用高压注浆和高强度预应力全长锚固锚索加固能有效控制采动影响下大断面巷道交叉点变形,保证了巷道使用安全。     

大变形软岩顶底板煤巷锚网索联合支护研究

黑沟煤业有限公司煤巷项底板均为松软岩层,为解决巷道在埋藏深度不大条件下变形严重、难以维护问题,对巷道围岩弱结构变形特征和锚固支护机理进行理论分析和Flac3D数值模拟.结果表明:锚杆支护所产生的夹持作用使浅部围岩形成类拱形支护体,提高围岩整体刚度和自身承载能力;底角锚杆促使底板高应力区向深部转移,降低底板应力性底鼓,在控制底鼓变形中起重要作用;锚索可缩小顶底板岩层拉应力区范围及围岩破坏程度,提高顶底板岩层整体稳定性;钢带、金属网形成柔性支护,阻止浅部围岩破坏向深部发展.锚网索联合可实现大变形软岩顶底板煤巷的有效支护.     

预应力注浆锚索技术在软岩巷道底臌治理中的应用

针松软破碎复杂困难围岩条件巷道底臌难以控制的问题,提出了化学注浆与底板全长预应力锚索联合支护系统,开发出包括全长预应力锚索、双液风动注浆泵、底板锚索专用钻机在内的软岩巷道全长预应力底板锚索与注浆加固的成套支护技术,充分发挥了锚索支护的主动性及整体效能,实现一次支护就能有效控制围岩变形与破坏,避免巷道的二次支护和返修,从而实现了软岩困难巷道防治底臌技术的突破,为矿井高效安全生产提供了可靠的技术手段。     

预应力全长注浆锚索受力特征及工程应用

为研究预应力全长注浆锚索在围岩加固方面相对于端锚锚索的优势,基于中性点理论,分析锚索轴力、剪应力分布特征;建立全长注浆预应力锚索力学模型,推导巷道围岩任一点在弹性、弹塑性及塑性状态下表面位移解析解;研究预应力全长注浆锚索对围岩径向及切向变形的控制作用;以晋城煤业集团有限公司某矿33042巷9号联络巷为工程背景,分析未受采动影响及采动影响下常规锚索及预应力全长注浆锚索支护效果。研究结果表明：靠近巷道表面围岩,围岩变形大于锚索,锚固体表面剪应力指向巷道自由面,在围岩深部,围岩变形小于锚索,锚固体剪应力指向围岩深处,两侧剪应力相反,锚固体轴向拉力沿锚索长度方向呈曲线变化,且在中性点处最大;在未受采动影响下,普通锚索与预应力全长注浆锚索支护巷道变形趋势相同,巷道开挖初期变形剧烈,之后趋于平缓,锚索受力均匀、工作状态平稳,预应力全长注浆锚索相比端锚锚索能够减少顶底板移近量50%;采动影响期间,预应力全长注浆锚索支护下,顶底板移近量和两帮移近量分别比端锚锚索减少21.1%和22.1%,锚索受力普遍增加,且变动不大,未出现锚索破断现象;预应力全长注浆锚索相较于端锚在围岩径向及切向变形控制方面具有明显...     

深井巷道底板预应力锚索快速加固技术研究

为解决深井巷道底鼓治理难度大的难题,通过分析制约底板加固技术发展的因素,提出了底板预应力锚索加固的方法和工艺；阐述了搅拌头、锚固剂和止浆塞对锚固效果的影响作用.试验结果表明:钢管树脂锚固剂固定式搅拌头和大直径快、慢速混合使用的锚固剂,锚固效果最好,满足了巷道底板预应力锚索初始支护的要求；采用锚索专用止浆塞实现了锚索自由段带压注浆,增强了底板围岩的强度,保证了底板锚索的锚固性能.预应力锚索加固不仅使巷道底板锚索及时主动承载,而且使底板围岩及锚索锚固性能得到强化,最大程度保持底板围岩的完整性,保证加固效果,降低了支护成本.