巷道过采空区支护技术研究

针对采空区破碎围岩下巷道围岩变形控制问题,提出了"U型棚+注浆"的半圆拱体支护技术,并基于拱体的基本力学性能,构建了半圆拱巷道承载能力力学模型,分析了半圆拱体强度对巷道围岩破坏的影响规律,理论推导了拱体破坏的极限厚度。研究结果表明:半圆拱体的破坏位置发生于拱体顶部,以拉破坏为主;拱体的承载性能与上覆岩层载荷、拱体的厚度以及注浆拱体的抗拉强度密切相关,与上覆岩层载荷、拱体抗拉强度呈线性关系,与拱体的厚度呈非线性关系。研究成果应用于贵州湾田煤业湘桥煤矿11702工作面过采空区巷道,有效地控制了巷道围岩变形。     

基于上限理论的深部巷道顶板锚杆预紧力简化设计方法

以深部直墙半圆拱巷道为例,基于非线性Hoek-Brown强度准则,考虑顶板围岩应力与锚杆支护作用,构造出顶板围岩破裂机制,利用极限分析上限法,提出了巷道开挖初期顶板锚杆预紧力的简化设计方法,给出了相应工程建议措施,并通过现场应用实例验证了高强预紧力支护对顶板围岩的控制效果。研究结果表明:巷道开挖初期,锚杆支护构件只有施加足够预紧力,才可有效限制顶板围岩下沉破坏;随岩体强度参数增大,锚杆所需预紧力不断减小,而随锚杆布设间距与围岩应力增大,锚杆所需预紧力不断增加;在软弱或松散破碎围岩中,可通过采用高强、高韧性锚固支护构件并施加高预紧力或注浆加固等方式来获得较理想围岩控制效果。     

不同侧压系数下直墙半圆拱巷道底脚受力模拟分析

直墙半圆拱巷道直墙与底板相交的底脚属于应力容易集中的不利部位,巷道的破坏也常发生于底脚处。利用数值模拟软件FLAC3D对不同侧压系数下,巷道底脚受力情况进行了研究。结果表明,直墙半圆拱巷道最大压应力常出现在巷道直墙与底板相交的底脚处。随着侧压系数增大,巷道底脚位置处所受到的压应力呈现出增大的趋势,巷道底脚位置处衬砌的剪力与弯矩也表现出增大的趋势。若实际生产中巷道所在的区域水平应力较大,其底脚部分围岩可能较容易发生破坏,同时,底脚处衬砌也较易产生破坏,从而威胁到巷道支护结构的整体稳定性。     

姜公庙隧道支护结构受力状态监测及其分析

针对隧道支护结构的受力问题,采用现场监测分析等方法,对隧道围岩与一次衬砌,一次衬砌与二次衬砌之间的接触压力,格栅拱架的钢筋轴力等进行监测及分析.结果表明:由于拱顶下沉变形量较大,拱顶的力向下传递,造成接触压力最大之处在拱肩、拱脚,而拱顶处压力值偏小;在混凝土强度尚未完全形成时格栅拱架已经开始承受较大的荷载;在较破碎的围岩体中,一次衬砌承担大部分的压力,作为安全储备的二次衬砌也承担了部分压力.     

隧道格栅拱架喷射混凝土支护力学特性

目前大部分山岭隧道均采用"新奥法"施工,在"新奥法"施工中"格栅拱架+喷射混凝土"被作为初期支护结构越来越被工程界广泛采用,但其二者间相互作用的力学机理及其对支护效果的影响研究还不够充分。因此利用弹性薄壳理论建立了"格栅拱架+喷射混凝土"的力学分析模型,结合工程实例得到了"格栅拱架+喷射混凝土"初期支护的弹性解,分析了初期支护的力学特性。研究了喷层厚度及拱架间距对支护效果的影响,当格栅拱架间距在0.6~1.0 m调整时,格栅拱架间距对支护效果影响不是很明显,当喷射混凝土层达到设计强度后,围岩荷载主要由混凝土层承担。     

不同支护方式下巷道围岩变形破坏规律分析

为了维护巷道围岩的稳定性,确保矿井顺利安全开采,采用理论分析和数值模拟相结合的方法,从理论上分析了体积应变为零、体积应变不为零、应变软化条件下圆形巷道围岩弹塑性力学特性,分析得出,巷道大变形力学模型应采用应变软化模型条件下圆型巷道弹塑性力学模型;数值模拟分析了不同支护方式下巷道两帮等效应力分布、锚杆轴力分布规律以及巷道围岩位移变化规律,研究表明,采用棚索耦合支护,能够有效控制围岩变形。     

会理锌矿电耙巷道断面优化研究

电耙巷道是出矿的咽喉要道,同类围岩条件下,电耙巷道的断面形状不同,力学效应不同。研究运用数值模拟软件对会理锌矿电耙道采用三心拱和半圆拱断面进行了力学分析,研究表明,会理锌矿采用半圆拱巷道受力状况较三心拱好,并在会理锌矿进行了工业试验,工业试验证明半圆拱巷道稳定性更好。     

断层穿过上覆围岩巷道破坏力学机理及控制技术研究

为揭示断层穿过顶部围岩巷道的破坏力学机理，以普朗铜矿底部结构断层巷道为研究背景，基于弯矩-应变能理论，从受断层影响巷道围岩力学行为角度出发，建立断层穿过上覆围岩的巷道破坏力学机理模型，揭示巷道断面不同部位围岩因弯矩产生集聚应变能而破坏的力学机制。分析不同侧压力系数条件下断层穿过上覆围岩巷道的破坏特征，不同侧压系数λ下，巷道围岩受力环境的优劣为：λ=1最优，λ<1次之，λ>1最不利；巷道断面不同部位围岩弯矩(应变能)从大到小依次为：巷道底部围岩、巷道拱部围岩、巷道直墙中部围岩，巷道底部围岩弯矩值最大，集聚应变能最大，最易先发生破坏，是应重点加强支护的部位。综合分析现场巷道不同部位围岩破坏情况及现场变形位移监测数据，结合过断层巷道围岩破坏力学机理，提出区域化耦合支护技术思想，实现对过断层巷道破坏围岩有效控制。     

圆弧拱断面在三软煤层中的应用

回采巷道常用的断面形式有半圆拱形、圆弧拱形、矩形、梯形。在实际生产中,虽然矩形及梯形断面容易掘进,在超前支护时有其优势,但是在回采前期巷道的顶板及围岩不易控制,尤其在"三软"煤层中能否有效支护巷道的问题将更加突出;半圆拱断面虽然可以使围岩取得相对的稳定性,施工也比较方便,但是其断面利用率比圆弧拱断面低。另外半圆拱在回采过程中端头支架不能充分接顶、超前支护也不便于操作。给回采巷道的顶板管理带来了不便。在这种情况下,回采巷道选用圆弧拱断面便有一定的优势。     

动力失稳下煤矿巷道围岩松动变形特征与支护参数研究

为了提升煤矿巷道围岩的稳定性,解决现有支护方式支护效果差的问题,分析煤矿巷道在动力失稳状态下的围岩松动变形特征,实现支护参数的优化计算。探测煤矿巷道围岩内部结构,根据动压巷道围岩变形的影响因素及其作用方式,建立煤矿巷道围岩动力失稳模型。在该模型下,通过确定应力变化规律和应力—应变关系,得出围岩松动变形的特征分析结果。参考围岩松动变形特征,确定合理的支护方式,得出锚杆长度、锚间排距、组合拱厚度等支护参数的计算结果。根据变形特征与支护参数结果,进行数值模拟分析,完成围岩松动变形支护。将模拟结果应用到实际的松动变形修复工作中,能够控制围岩松动变形量控制在要求范围内,降低裂缝破坏程度。     

近距离煤层高应力巷道支护参数优化研究

针对木瓜矿103区段运输巷在回采过程中围岩变形失稳的工程背景,基于矿山压力与岩层控制理论,运用Mathcad和UDEC数学计算软件分析了巷道的受力环境,并对巷道的支护参数进行了优化设计,提出了非对称性支护方案。研究结果表明:木瓜矿103区段运输巷处在近距离上煤层遗留煤柱下方的应力增高区,且巷道两帮所受到的垂直压力具有明显的非对称性(其中右帮为18MPa,左帮为11MPa);根据巷道所处的受力环境和数值模拟结果提出的非对称支护方案,与巷道的受力状况耦合,较原对称支护方案能够显著地减少巷道围岩的变形量。     

软岩硐室U型钢支护结构稳定性分析及加固措施研究

根据张集矿第二副井主排水泵房的围岩物理性质,对其存在的软岩硐室进行U型钢支护设计。利用ANSYS有限元分析软件建立U型钢模型,对其进行稳定性分析,绘制其应力图、位移图和弯矩图。结果显示,其应力主要集中在拱脚和两帮处,最大位移发生在拱顶处,为372.783mm;最大弯矩位于巷道两帮,为162kN·m,弯矩分布沿两帮竖直方向向下呈线性增大。根据分析结果提出加固措施,即在U型钢凹槽上每隔500mm焊接补强板,同时在其凹槽内填充混凝土提高支护刚度,通过60d围岩收敛量监测,证明加固措施取得了良好的效果。     

厚顶煤夹矸顶板下巷道复合支护技术研究

针对厚顶煤夹矸顶板传统支护方案下巷道围岩变形量大,垮落威胁严重的问题,以信湖煤矿81采区818工作面运输巷为研究对象,采用理论分析、FLAC3D数值模拟方法,对原始支护参数进行优化研究,提出了厚顶煤夹矸顶板下"三心拱U型钢棚+锚索梁+锁腿梁"复合支护技术,解决了巷道支护的难题.井下试验和现场实测结果表明:复合支护后,巷...     

三心拱形巷道锚索超前支护研究及应用

针对回采工作面单体支柱超前支护存在支护强度不足、工人劳动强度大等问题,提出了采用超前锚索主动支护替代原有的单体支柱被动支护的技术方案,并针对协庄煤矿三心拱巷道建立了围岩变形预计模型,通过理论分析得到了巷道合理超前支承力为0.83 MN,而超前锚索支承力可达到1.52 MN,满足超前支护需要;确定了巷道超前支护技术参数为...     

西部地区遇水软化岩层锚杆、锚索受力监测及分析

 针对西部矿区泊江海子煤矿的特殊地质状况,分析了巷道围岩变形控制机理,通过对巷道支护结构受力进行了实时监测,获取了锚杆、锚索的轴力数据。对于处于深埋的遇水软化软岩巷道,监测结果表明锚杆、锚索工作锚固力相对较小,预紧力偏小;开挖后围岩松动破坏,施加支护后,应力重新调整,后期锚杆、锚索受力均比较稳定,巷道安全稳定,说明当前锚、梁、网喷+锚索联合支护结构有效、可靠,能合理控制巷道变形。     

软岩巷道联合支护技术研究

针对西部地区煤矿围岩承载力低,锚喷支护难以有效控制围岩变形,巷道返修率居高不下等问题,在新上海一号煤矿113082轨道巷施工中,拟采用“钢带、锚杆索支护+反底拱”支护方案。基于围岩松动圈理论,确定了巷道松动圈的厚度及锚杆长度|基于关键部位支护原理,确定了锚索的长度、位置及排距|基于滑移线理论和塑性极限分析法,确定了反底拱锚杆的长度及间距。数值模拟结果表明,该方案能够改善围岩应力状态|现场实施后,该方案可以有效控制巷道围岩变形,保证了煤矿安全生产。     

软岩巷道采用树锚网喷与圆拱碹联合支护的可行性分析

分析了老屋基矿软岩巷道失修的原因,根据软岩岩层的特殊性,对软岩巷道采用一般支护比较困难的情况下,进行树锚网喷与圆拱碹联合支护的可行性分析,从而找到适于软岩巷道支护的方式,解决了软岩巷道支护困难的难题,给矿带来了较好的经济效益。     

王家岭矿综放沿空掘巷合理煤柱宽度与控制技术研究

针对高强度开采综放工作面区段煤柱合理宽度留设问题,以王家岭煤矿为工程背景,通过钻孔窥视勘探基本顶断裂线位置阐明了巷道围岩的非对称破坏特征;建立了综放工作面侧向基本顶破断结构模型,推导出了沿空侧巷道顶板范围内弯矩表达式;采用FLAC3D数值模拟软件分析了不同煤柱宽度下巷道围岩应力与屈服区演化特征,确定了合理煤柱宽度为8 m;基于N2103回风平巷留设8 m护巷煤柱时顶板弯矩变化规律,提出了巷道围岩的非对称控制技术,并进行现场应用。结果表明：顶板、煤柱帮和实体煤帮位移量在工作面回采期间分别为216 mm、198mm和121 mm,巷道控制效果明显。     

西部矿区上行开采松软破碎围岩回采巷道支护技术-增刊

秦华煤矿位于库尔勒市焉耆盆地西南缘,其主采煤层群间距近、层间岩层松软破碎,受上行开采影响,上部煤层回采巷道支护难度较大。建立FLAC3D数值模型,分析下伏煤层回采支承压力对上部煤层作用与影响区域,确定上行开采条件下回采巷道合理位置,优化巷道支护方案。研究表明,秦华煤矿上行开采条件下上覆煤层回采巷道应内错式布置,内错4-8m为宜。巷道顶部采用全锚索支护时,巷道围岩应力集中系数、塑性破坏范围均较小,促使巷道拱顶区域巷周应力峰值向围岩深处转移,改善巷道浅部围岩应力环境。巷道拱部采用全锚索支护,与单纯锚杆-锚索支护结构相比,具有锚固岩层范围广、支护强度大、支护效果好的优点,在松散破碎围岩下巷道的支护体系内,巷道顶板岩层应建立全锚索支护体系。     

深部矿井高应力巷道复合支护技术研究

为了对深井高应力巷道进行科学有效支护,对平煤股份四矿北石门大弧板段巷道围岩岩性及复杂应力情况进行了分析,提出了用多层次强韧封层复合支护技术来解决围岩破碎、流变性强、难以支护问题。实践表明,采用复合支护体系进行修复,实施点→线→面施工工艺,增大了支护韧性和刚性,确保了巷道的支护稳定性。