深埋隧洞围岩及其支护结构内力与变形监测结果分析与研究

锚网支护是巷道支护主要结构形式,不同工况采用的支护结构不同。为了验证新型支护结构系统的支护效果,以现场工业试验为研究背景,通过对新型支护结构系统支护巷道的现场监测,重点对围岩的表面位移、锚杆受力状态、围岩深部变形等参数进行监测。通过对监测结果的分析,得到了以下结论：新型支护结构是一种柔性支护结构,能够与巷道围岩协调变形,并能保持足够的工作载荷且有部分余量,在设计允许范围内支护结构整体工作状态良好;通过对巷道深部位移、巷道表面位移、锚杆离层观测等参数的分析,得出锚固后的围岩体变形可以采用半对数函数进行拟合,同时,锚固后的围岩体在适度变形后整体变形量趋近于稳定状态,充分说明新型支护结构系统能有效改善围岩的变形,有效地提高了围岩的稳定性。     

褶皱区构造应力对巷道支护影响研究

为研究褶皱区构造应力对巷道支护的影响,解决褶皱区巷道支护难题,分析了褶皱区构造应力对巷道支护的影响特征及对支护的特殊要求及高预应力锚杆支护技术。研究认为:褶皱区巷道支护要有较高承载能力、支护材料抗冲击性、围岩稳定性和围岩整体性;高预应力锚杆支护对构造应力区巷道有较好的适应性。将该技术应用于枣泉煤矿,结果表明:高预应力锚杆支护巷道表面位移量降低75%以上,掘进速度提高7倍,并保证了顶板煤体的完整,巷道变形得到有效控制。     

复合顶板沿空掘巷围岩控制研究

为研究复合顶板沿空巷道围岩变形破坏机理及控制技术,基于该类巷道变形破坏特征的分析,得到巷道变形破坏的主要原因是没有考虑复合顶板沿空巷道围岩特性、支护强度低、变形不协调和没有发挥围岩的承载能力,揭示了复合顶板沿空巷道围岩变形破坏机理,研究了合理的围岩控制技术:1)优化临时支护工艺,减少复合顶板空顶时间,2)喷浆封闭围岩,防止复合顶板风化,3)高强度高预应力锚杆支护、底角锚杆、二次支护增加复合顶板层间结合力,提高两帮承载能力并控制底鼓,4)向采空区倾斜锚索增强基本顶关键块稳定性,保护内承载结构.工业性试验结果表明,围岩表面位移和复合顶板离层得到有效控制,基本顶很快稳定.     

高应力软岩巷道锚注支护的数值分析

采用数值模拟方法,分别对锚杆支护和锚注支护两种方式进行了数值模拟,对两种支护条件下的围岩位移、应力变化情况进行了分析,结果表明锚注支护可以显著的提高围岩强度及支护体系的承载能力,减少巷道的位移,有利于维护巷道的稳定性.     

采空区下主要运输巷道支护方式研究

通过对新景矿43108工作面掘进后工字钢顶梁压弯变形,棚腿弯曲向内移等问题的研究,得到巷道失稳变形的主要原因及不同支护方式下巷道围岩变形位移和工字钢支架弯矩分布特征。研究结果表明:提高围岩残余强度,发挥围岩承载能力,加强支护以及形成稳定有效的承载结构对于巷道围岩变形能够起到有效的控制作用。提出了以高强预应力锚杆和锚索联合支护为主、工字钢支护为辅的高稳型支护方式,实践结果证明该支护方式对于巷道围岩变形的控制效果良好。     

锚注支护机理及支护效果的数值模拟分析

采用有限单元法,分别对锚杆支护和锚注支护两种方式进行了数值模拟,对两种条件下围岩位移、应力以及巷道周围的塑性区的变化情况进行了分析,结果表明锚注支护可以显著地提高围岩强度及支护体系的承载能力.减小巷道的位移变形以及塑性区的大小,有利于维护巷道的稳定性.     

基于离散元方法的深部巷道层状围岩稳定特性研究

采用块体离散元方法UDEC，通过细观参数校核及无支护状态的宏观物理-数值模型对比，建立了深部层状围岩巷道模型，分析了4种支护方式对深部巷道层状围岩体承载特性及变形破坏特征的影响。在块体离散元巷道模型基础上，为进一步研究深部矩形巷道层状围岩体承载能力，通过监测模型内部的应力、塑性区分布及顶底板和两帮位移，对不同支护方式的压力拱成拱特性进行了分析。研究结果表明：不同支护方式下深部巷道顶底板及两帮围岩均出现了应力集中区，采用锚杆+锚索+喷射混凝土+工字钢支护后巷道表面收敛程度及围岩的位移均最小，支护效果最明显，对围岩的控制效果最好。研究结果可为实际工程中的矩形巷道层状围岩稳定性控制提供参考。     

北岭矿4号煤主要巷道支护设计研究

分析了北岭矿4号煤层主运大巷和辅运大巷支护存在的问题,在研究了4号煤层巷道围岩条件的基础上,通过分析其松动圈的范围,确定其围岩属于Ⅳ类围岩（不稳定围岩）。采用工程类比法,对北岭煤矿4号煤层主运大巷和辅运大巷的支护方式、锚网索支护参数等进行了设计,确定了采用锚杆支护方式,顶部结合W钢带（钢筋托梁）、网和锚索提高支护强度的支护方案,并明确了锚网索支护各项参数。方案设计完成后,在4号煤层辅运大巷选取了100 m巷道进行效果验证,重点观测了试验巷道表面位移、锚杆锚索锚固力及巷道顶板围岩深部基点位移。观测结果表明,设计的巷道支护参数能够对4号煤巷道围岩进行有效控制,方案符合设计标准要求。     

深部软岩巷道支护围岩结构的变化规律研究

采用FLAC3D应变软化模型,结合顾桥矿11-2轨道下山工业性实验,对深部软岩巷道的围岩分区变化特征和承载机理进行分析,研究表明:在深部软岩巷道中3 m以内的围岩位移变形和应变较大,围岩破坏严重,是支护的主要对象;在3 m以外、12 m以内的围岩应力相对集中,是支护围岩结构的主体,控制位移变形向巷道深部发展,并保护巷道表面的围岩与支护结构共同发挥支护效应,有效提高了巷道的整体稳定性。     

基于注浆加固原理控制集中煤巷支护强度研究

煤矿集中巷道受力状态复杂,围岩整体完整性较差,注浆加固是提高围岩整体承载能力的方法,而集中巷道浅部和深部裂隙有很大差别,对其注浆加固需要低压注浆与高压渗透注浆共同作用才能更为有效地充填裂隙。通过注浆加固工程及配合相应强度的支护结构,不仅有效发挥注浆加固的效果,同时提高破碎巷道围岩的整体性和承载能力。通过对注浆原理的深入分析,提出了控制集中煤巷支护强度的有效方法,并应用于新元煤矿井下现场,取得了显著效果,经过长时间的表面位移监测,巷道变形趋于稳定,解决了集中煤巷持续变形的问题。     

巷道围岩松动圈测定及支护参数优化

为了对巷道进行有效支护，确保巷道的稳定性，基于研究巷道实际工程概况，采用电磁雷达法对巷道围岩松动圈进行测试，根据不同测线的雷达探测曲线，得到了研究巷道围岩松动圈级别；优化了巷道支护参数，主要包括顶板锚索、帮锚索、顶帮锚杆、一次喷浆、二次喷浆、道底板圆弧形卸压槽的开挖及底板注浆锚索加固等，并进行了巷道表面位移观测。研究得出，优化后的巷道支护能够有效控制巷道围岩变形。     

综放沿空巷道不对称支护技术研究

为研究不对称支护对综放沿空巷道围岩的影响,以高良煤矿3205综放面附近的一条沿空巷道工程为背景,在传统对称支护方案设计基础上,对煤柱侧锚杆和锚网进行加强设计,得到了不对称支护方案;采用FLAC^3D数值模拟分析对称和不对称支护条件下沿空巷道周边围岩的应力、变形。分析结果表明,非对称支护方案对围岩应力分布影响不大,但能够有效改善沿空巷道周边围岩的位移。     

煤矿巷道锚网支护机理及围岩变形规律分析

为了改善锚网支护的耦合效果,研究了煤矿巷道锚网支护技术及围岩变形规律,理论分析了护网受力,并给出了锚网支护的强度耦合标准;采用FLAC3D数值模拟软件,模拟分析了不同方案条件下巷道塑性区、应力和位移分布.研究得出,进行锚网支护后,巷道围岩变形得到有效的改善,且采用锚杆+格宾金属网支护后,巷道护表效果明显,能够有效抑制巷...     

采动影响下超前巷道围岩应力及变形控制技术研究

为进一步提高回采效率,降低工人成本支出,陈四楼矿21015工作面超前巷道采用主动支护进行围岩变形控制,通过对回采前后超前巷道围岩应力场及位移场进行计算,分析围岩变形破坏规律、不同回采程度下巷道围岩变形情况、不同工作面长度条件下巷道围岩变形规律,探明影响超前巷道围岩变形影响因素。研究表明,回采次数的增加导致超前支承压力由218 MPa增大至406 MPa,工作面前方应力增大区为27~32 m。其中,顶板位移量增大300 mm左右,两帮增大175 mm左右,随着回采推进,端部处巷道顶板位移呈现增大变化,距端部前方10 m处,4次回采顶板位移分别为699、874、869、827 mm,在端部前方15 m左右处,顶板位移基本恢复至未回采阶段,且工作面长度对水平位移影响较大,采用松动圈支护理论对超前巷道进行锚杆（索）参数计算,提出4种支护方案,并运用FLAC3D模拟不同方案下支护效果,最后通过工业性试验检验测得最佳方案有效地控制了围岩变形。     

综掘快速施工技术在底板抽放巷工程中的应用

为适应突出矿井瓦斯治理新要求、新标准,针对瓦斯治理岩巷工程量大、采掘接替关系紧张等问题,禹州枣园煤业有限公司勇于淘汰传统炮掘工艺,提出综掘快速施工,以“地质资料”匹配“机械性能”作为投入岩巷综掘机的前提,对底板抽放巷层位及综掘快速施工技术进行研究,经过实测二₁煤层底板8～15 m内岩石赋存情况及坚固性系数匹配最佳性能综掘机,确定底板抽放巷层位;高效优化各生产系统,探索正规循环作业模式,实现了岩巷单进水平190 m/月的突破,赢得充足的瓦斯治理时间。为类似煤与瓦斯突出矿井底板抽放巷工程层位确定及快速施工技术提供了借鉴。     

沿空掘巷非对称性差异化支护技术研究

针对2103工作面沿空掘巷巷道围岩变形量大,矿压显现明显,煤柱侧与实煤体侧巷道围岩呈非对称变形问题,采用数值模拟分析确定工作面留设煤柱的合理宽度为5 m,同时利用钻孔成像技术对巷道围岩裂隙变化情况进行分析,得出实煤体侧和煤柱侧巷道围岩松动圈范围分别为1.8～2.2 m、1.5～2.4 m,据此提出非对称性差异化支护方案。支护方案优化后,通过对巷道围岩顶底板及帮部位移量变化情况和岩层裂隙发育情况进行监测,监测结果巷道在采用优化后支护方式后,80%锚杆受力在20～60 kN;巷道两帮位移变化量在75～95 mm,巷道顶底板移近量在43～95 mm,巷道围岩裂隙发育大部分集中在距围岩表面深度1.1 m以内。应用结果表明:该支护方案能够有效控制沿空掘巷巷道围岩变形,为类似条件下巷道支护提供了较大的参考价值。     

高应力厚硬顶板巷道支护优化与应用

为解决耿村矿高应力厚顶板回采巷道变形严重与维护难的问题,采用现场调查的方法研究了巷道围岩变形特征,采用理论分析的方法分析了巷道围岩变形的原因,提出了符合该矿高应力厚顶板巷道的“高预应力锚网喷+注浆+U型钢支架”的支护方案。高预应力锚网喷维护浅部围岩稳定并调动深部围岩承载能力,注浆封闭巷道围岩裂隙并增强巷道围岩整体稳定性,U型钢支架提高支护的承载能力。实践表明,优化方案对高应力厚顶板巷道围岩控制效果良好,保证了巷道的正常使用。     

不同支护条件下巷道围岩稳定性数值模拟研究

为了确保矿井的安全生产,模拟分析了不同支护方案下的围岩稳定性,然后结合双壳支护理论,最终确定最优的支护断面,介绍了原支护方案的缺点,采用双壳锚注支护理论,结合现场实际地质条件,设计了不同锚杆、锚索支护参数,建立了巷道数值模型,对4种支护方案进行了模拟,分析了巷道围岩位移特性。     

云盖山一矿切顶卸压沿空留巷技术应用实践

为了解决云盖山一矿工作面采掘接替紧张问题,以22202工作面运输巷为例,进行了沿空留巷应用研究,提出了切顶卸压沿空留巷分段式支护技术,并进行了现场应用。应用结果表明:采用切顶卸压技术能有效切断沿空留巷顶板,待工作面推进后,沿空留巷顶板沿着切缝线断裂;采用三段式支护巷道,有效控制了沿空留巷围岩变形;切顶卸压沿空留巷技术应用后,现场留巷效果较好。