煤矿微型TBM及其掘进瓦斯治理巷道工程实践

全断面掘进机（TBM）已在煤矿深井岩巷掘进中得到成功应用,其施工安全性好、掘进速度快,可安全高效地施工煤矿瓦斯、水害治理巷道,缓解了煤矿采掘接替失调的问题。为提高TBM在深井煤矿中使用的灵活性,扩大TBM在煤矿深井岩巷掘进中的应用范围,提出了煤矿微型TBM设计原则和技术指标,包括煤矿微型TBM在整机及部件尺寸重量、设备防爆和地层适应性等方面需满足的要求及解决方案。确定了煤矿微型TBM结构型式和主要参数,研发了煤矿微型TBM。系统论证了煤矿微型TBM设备及施工工艺研发中的技术难点与解决方案。针对煤矿微型TBM掘进瓦斯治理巷道工程地质条件,开展不同支护工况下煤矿微型TBM掘进巷道围岩稳定性数值分析。根据数值分析结果,综合考虑支护效果与支护效率,优选巷道支护方案,并开展巷道围岩变形与锚杆轴力现场监测。监测结果表明,巷道掘进后20天内,围岩变形和锚杆轴力增速较快;65天以后,围岩变形趋于停止,锚杆轴力也停止增长。巷道正顶处锚杆轴力略大于肩窝和帮部,巷道围岩整体稳定性较好,所选锚网支护形式可有效控制围岩收敛变形。采用煤矿微型TBM施工煤矿瓦斯治理巷道,锚杆支护施工效率能够理想地匹配煤矿微型TBM...     

孟家窑煤矿11505特厚煤层工作面回采巷道围岩控制技术研究

为保障11505运输顺槽围岩的稳定,根据巷道赋存特征,采用FLAC3D数值模拟软件进行锚杆支护合理参数的模拟分析,确定顶帮锚杆长度分别为2 600 mm和2 400 mm,顶角锚杆与帮角锚杆的安设角度分别为75°和25°,基于锚杆支护参数的模拟结果进行巷道锚网索支护方案的具体设计,并在巷道掘进期间和工作面回采期间进行围岩变形量的监测分析。结果表明:11505回风顺槽在该种支护方案下,巷道掘进期间及工作面回采期间围岩变形量均较小,满足回采巷道的使用要求。     

3016运输巷支护参数优化研究及应用

为增强高地应力下巷道围岩的稳定性,以大西矿3016运输巷为工程背景,采用数值模拟对比原有巷道支护方案和不同方案支护下的巷道围岩的变形特性,提出巷道锚杆索支护的优化方案。通过在巷道中展开原有支护方案和优化方案的实际支护对比发现,采用优化后支护参数的巷道受掘进扰动的影响降低,围岩变形量明显减小。     

花鼓山矿回采巷围岩变形规律及支护研究

为了解决回采巷道支护难的问题,花鼓山煤矿组织对井下巷道围岩变形规律进行观察,并对观测数据进行分析,掌握受动压影响下的围岩变形规律,对巷道围岩应力分布进行计算机数值模拟,从而优化支护方式和锚杆支护参数,指导巷道掘进和支护设计,使巷道支护更加经济合理。     

TBM施工煤矿深埋硬岩巷道围岩稳定性分析及工程应用

针对首次立井煤矿TBM掘进硬岩巷道工程应用实际,进行了巷道围岩稳定性分析和施工信息化监测,并采用ABAQUS有限元数值软件研究了巷道围岩位移场、应力场和塑性区的分布规律,分析了拟定支护方案的巷道围岩稳定性。结果表明,巷道顶部的最大下沉量为33.26 mm,巷道围岩的塑性区范围为0.8~1.2 m。确定支护方式为锚网支护。在试验巷道掘进过程中,进行了围岩内部裂隙发育情况、巷道收敛变形和锚杆受力监测。巷道顶板围岩破损深度达1.5 m,两帮最大收敛量为12 mm,锚杆轴力变化范围为43.1~65.1 k N。TBM施工硬岩巷道月进尺达404 m,相比传统的钻爆法和综掘法单进提高5~10倍,工程应用表明,该工法安全高效。     

红山煤业S01轨道巷顶板围岩控制技术研究与应用

为保障S01轨道巷顶板围岩的稳定,采用FLAC~(3D)数值模拟软件进行锚杆索支护参数分析,根据数值模拟结果得出,顶板锚杆合理的间距和排距分别为700 mm和800 mm,帮部锚杆的合理间距和排距同顶板,顶板锚索的合理布置方式为"2-1-2",根据顶板巷道的具体特征,结合锚杆索支护参数的模拟结果具体进行支护方案设计,并在巷道掘进期间进行围岩变形监测分析。结果表明,巷道掘进期间,围岩在现有支护方案下顶板最大下沉量和两帮最大收敛量分别为15 mm和28 mm,围岩处于稳定状态。     

采动应力作用下深井巷道围岩稳定性分析与控制

以某矿千米深井巷道为原型,通过数值模拟研究,对采动应力作用下的巷道围岩破坏特征进行了分析,并对锚杆支护参数进行了优化研究。通过加强支护和改变局部锚杆支护参数,可以有效控制巷道围岩的变形,提高其整体稳定性。     

东大矿大断面软岩巷道围岩控制技术研究与应用

为保障中央进风大巷掘进期间围岩的稳定,基于巷道大断面软岩的具体条件,通过数值模拟软件进行支护方案的优选,分析确定锚杆索的合理锚固长度,进一步结合巷道的地质条件及特征,进行巷道锚网喷支护方案中各项支护参数的设计,并在巷道掘进期间进行围岩变形量的观测分析。结果表明:巷道在现有支护方案下,掘进期间围岩变形量较小,围岩处于稳定状态。     

湖西矿深部大断面软岩巷道支护参数优化设计

深部软岩巷道应力环境复杂,围岩性质多变,尤其是大断面巷道支护异常困难。文章针对湖西矿800m采深的31102大断面巷道,在对其围岩力学性质及高应力下的蠕变特性实验研究基础上,通过数值模拟研究不同支护参数条件下巷道围岩变形规律,获得了优化后的支护方案,并对现场支护效果进行了监测分析,巷道支护效果显著,达到预期效果。     

深井破碎软岩巷道支护参数设计研究

为减小九龙煤矿软岩巷道北二正巷围岩变形量,通过FLAC3D数值软件对北二正巷的支护参数进行数值模拟分析,对锚杆、锚索、喷层等支护参数进行优化,提出优化的巷道支护方式,并结合在掘进和回采动压条件下对原支护方式与优化巷道支护方式,对巷道围岩的稳定性进行分析。分析结果表明,巷道顶板、帮部、底角锚杆分别采用长2000mm、2200mm、2400mm的Φ20等强度右旋螺纹钢锚杆、喷层厚度180mm、锚索长7000mm,间排距2000*2000mm时,为较优支护方案,能有效保证巷道围岩的稳定性,满足巷道安全和正常生产需要。     

软岩巷道破坏机理及锚网支护设计研究

为了保证拜什塔木铜矿软岩巷道支护的安全性。采用理论分析和现场测试的方法,开展巷道变形监测试验,分析软岩巷道变形破坏机理,提出了锚网支护方式,设计软岩巷道锚网支护参数,并通过数值模拟验证锚网支护的可行性。研究表明:软岩巷道顶板及两帮变形收敛大,具有显著的时空效应,且采动影响大,原支护方式不能满足巷道安全性的要求,锚杆和锚网设计参数分别为,锚杆直径为20 mm、长度为1 800 mm、间排距为800mm,锚网尺寸为2m×1m,直径为6mm,网孔尺寸为100mm×100mm。数值模拟验证了锚网支护可以满足软岩巷道安全性的要求,锚网支护有效地解决了软岩巷道变形大等问题,为类似矿山软岩巷道支护设计提供一定的参考。     

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,给出了锚网支护的强度耦合标准;采用FLAC^3D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,能够有效抑制巷道变形。研究为深部破碎巷道的合理设计提供了指导。     

大断面巷道围岩变形机理及支护技术研究

为解决大断面巷道围岩变形量大、巷道支护困难等问题,以曹家滩煤矿122108工作面主运顺槽为背景,采用理论分析和数值模拟相结合的方法,对巷道围岩变形破坏力学机理和掘进过程中的应力场、位移场和塑性区进行分析,总结巷道掘进过程中围岩的变形破坏规律,在此基础上对巷道支护参数进行优化。结果表明:采用“锚杆+锚索+塑钢网+钢筋网”的支护方式可以有效控制围岩变形,提高巷道掘进速率。     

掘进巷道快速过采空区的围岩控制技术研究

根据山西四明山煤矿掘进巷道过已采工作面采空区的条件,将掘进巷道过采空区分为三个阶段,依据不同阶段的巷道围岩变形特点,提出锚杆-锚索-金属网-钢带-金属钢支架联合支护方法,并提出巷道围岩喷浆和工作面超前注浆加固的方法,使掘进巷道安全快速地通过采空区,对其他类似的整合矿井煤层巷道施工具有一定参考性。     

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。     

大断面软岩斜井高强度钢管混凝土支架支护技术

查干淖尔矿主斜井泥岩段围岩变形量大,速度快,巷道支护困难,结合主斜井泥岩段膨胀性软岩的工程地质条件和围岩变形特征,并结合主斜井泥岩段的巷道围岩变形特点,设计了高强度钢管混凝土支架支护方案,其中,巷道断面采用马蹄形,钢管混凝土支架主体钢管选用194 mm×10 mm无缝钢管,充填C40钢纤维混凝土,辅助金属网支护和混凝土喷层支护。通过数值分析可知,主斜井泥岩段开挖后及时施加钢管混凝土支架支护方案,钢管混凝土支架承载能力大,能够提供强大的支护反力,限制巷道围岩向巷道空间的移动,保证巷道围岩稳定和支护结构可靠。通过巷道施工和现场监测分析可知,大断面软岩巷道高强度快速支护方案易于施工,能够维持主斜井泥岩段软岩巷道围岩的稳定。     

高应力软岩巷道全断面锚注支护数值模拟分析

采用RFPA2D数值模拟方法,分析巷道在无支护、锚网索+钢棚支护和全断面锚注支护3种形式下巷道围岩的变形破坏和裂隙演化过程。对RFPA2D数值模拟过程研究分析表明,采用全断面锚注支护时,在较高应力作用下巷道围岩仍能保持较好的完整性,基本无明显破坏现象,对软岩巷道稳定性的维护具有显著意义。     

虎龙沟煤业巷道快速掘进工艺与支护技术实践

巷道快速掘进技术是缓解矿井接替紧张的关键措施之一。以虎龙沟煤业51505巷为工程背景,提出试验巷道快速掘进工艺和支护技术,巷道采用EBZ-220型综掘机破岩,采用机载临时支架实现临时支护,采用锚杆、锚索、W型钢带、金属网实现永久支护,掘进工艺与支护技术应用后,有效提高了工作面掘进效率,改善了巷道围岩控制效果,实现了51505巷道的快速掘进和稳定控制。     

巷道支护参数的优化及数值分析

巷道支护参数的优化不仅要考虑围岩的稳定性,还要考虑经济成本。支护参数与围岩稳定性和经济成本之间都存在着不明确关系,因此在支护过程中,很难在既保证巷道围岩稳定性,又能控制经济成本情况下得到具体的支护参数。通过设计正交试验方案,运用FLAC3D数值模拟软件得到巷道围岩的垂直收敛位移量和两帮收敛位移量,通过极差和综合加权评分法分别求出各支护参数的影响主次顺序和最优水平组合。结果表明：各支护参数对围岩稳定性和经济成本影响的主次顺序依次为喷射混凝土厚度（因素D）、锚杆直径（因素C）、锚杆长度（因素B）、锚杆间排距（因素A）,最优水平组合为A₄B₁C₂D₃。通过对进风行人大巷矿压监测得到此最优水平的支护参数,能有效保证围岩稳定性,并且每支护5 m巷道比之前节省1 875元,为巷道支护提供了重要的参考依据。     

双柳矿大断面煤巷耦合让压支护技术研究

基于双柳矿大断面煤巷受采动影响矿压显现剧烈、围岩稳定性较差的现状,为发挥锚杆与锚索耦合协同支护作用,实现巷道围岩稳定性控制,提出基于让压耦合支护理念的新型锚杆+鸟窝锚索锚固技术,并与金属网、W钢带形成联合支护结构体,运用有限元分析和工程监测的方法对支护参数的选取及支护效果进行了研究。结果表明:具有让压特性的支护结构及合理的安装预紧力可有效降低巷道围岩离层及剪拉破坏,优化方案不仅能够节约支护成本,提高掘进速度,还能够有效控制围岩变形。