赤峪矿深部底抽巷钢管混凝土柱底鼓治理研究北大核心

针对深部高应力巷道底鼓严重的问题,以赤峪煤矿北一采区北翼4#底抽巷为例,研究底抽巷在高应力作用下底板发生非线性大变形的规律,分析巷道底板围岩挤压破坏机理,提出了巷道底板钢管混凝土柱治理底鼓技术;通过数值模拟的方法,分析了底板钢管混凝土柱不同支护长度、角度、排距对巷道底鼓治理的影响。试验结果表明:高应力场、岩体强度低、底板围岩浸水软化以及原支护结构存在缺陷等是导致巷道产生强烈底鼓的主要原因;增强底板围岩支护强度、防治地下水对围岩的渗透以及抑制主动滑移区的滑移变形是治理挤压流动性底鼓的关键;钢管混凝土柱具有强度高、刚度大、抗剪性能好的特点,能有效增强底板围岩支护强度、抑制围岩的挤压变形;底板每排布置2个钢管混凝土柱,长度为6 m、倾角为30°、排距为1.2 m时,对底鼓的控制效果最优。经现场试验验证,钢管混凝土柱治理底鼓技术能有效控制该类巷道底鼓。     

软岩大变形巷道底鼓控制技术研究

为了研究软岩大变形巷道底板底鼓合理控制方法,通过分析顾桥煤矿-780 m水平南翼轨道大巷现场围岩变形破坏情况及破坏机理,确定采用"锚网索+帮部注浆+反底拱"联合加固支护方案。利用FLAC3D软件进行了数值模拟,对比分析了加固支护前后巷道围岩的受力与变形特征及塑性区分布情况。现场监测结果表明:拱顶最大下沉量为39 mm,最大底鼓量70 mm,两帮最大移近量为55 mm,有效控制了巷道底板以及硐室的围岩变形,为巷道的安全生产使用创造了条件。     

亭南煤矿东翼轨道大巷底鼓力学机制及控制技术

为解决亭南煤矿东翼轨道大巷底鼓问题,采用现场调查、围岩物化成分分析、吸水软化试验和数值分析等方法,研究了亭南煤矿软岩巷道底鼓特征、影响因素和变形力学机制。结果表明:底鼓主要是由于巷道底板岩层岩性软弱膨胀性强,底板在无支护状态下成为巷道变形和应力释放的主要空间,巷道底角软岩在两帮应力传递作用下产生剪切塑性大变形,向底板中部挤压形成底鼓。提出了底板隔水、加固、控制变形的治理原则,采用混凝土反底拱+金属焊接网+底角管缝式锚杆的支护形式,对底板进行加固。通过现场监测和数值分析,表明新支护能够改善底板围岩受力状态,切断底角剪切滑移变形,有效控制巷道底鼓变形。     

深井煤巷滑移型底鼓岩体运移机理及控制对策

随着我国浅部煤炭资源的逐渐枯竭，煤矿开采深度逐渐加大，巷道底鼓现象愈趋严重。论文针对滑移型底鼓问题，利用塑性力学理论，对巷道底板滑移岩体进行了分区，推导得出了滑移型底鼓底板岩层临界破坏深度及底板最小支护荷载公式。以锚杆作用机理为依据，分析了滑移区域内微小单元体的受力特征，提出了滑移型底鼓阻滑控制措施，将成果应用于实践，为现场提供了参考。     

五阳矿厚煤层巷道底鼓机制及控制研究

针对五阳矿76#-2厚煤层专用回风巷道底板经常发生大变形破坏,通过研究厚煤层巷道底鼓机制及控制原理,提出对厚煤层巷道底板进行中、深部加固的治理思想控制底鼓.采用FLAC3D模拟了不同支护方法对底板的作用,研究表明:底板无支护,底板变形量为1.3～1.6 m,在采动应力扰动下,底板破坏范围将逐渐增大;采用锚网浆支护,底板塑性破坏区相应减少,但受到应力扰动的影响,底鼓量为0.7～1.0 m,仍不能满足生产需要;采用高强度锚索束分区注浆及混凝土条块耦合支护(锚混凝土浆支护),底板围岩塑性区明显缩小,底鼓量仅为0.24～0.38 m,达到控制底板变形的要求.通过对锚混凝土浆支护方法进行工程试验,结果表明:巷道两帮收缩量226 mm,底鼓量283 mm,分别减少了56.5％,83.4％,有效控制了厚煤层巷道底板的较大变形.     

深井软岩巷道底鼓分层锚注支护技术

为了解决桃园煤矿二水平轨道大巷底鼓变形严重的问题,在大量现场调研基础上,得出了巷道围岩应力高、底板岩性差以及底板未采取支护是导致巷道底鼓严重的因素。基于从提高底板强度和整个支护结构体稳定性角度出发,采用钢筋梯子梁配合长1.5、2.5和3.0 m的锚杆组合支护大巷底板,锚杆间距1.1 m,排距0.7 m。矿压观测结果表明：采用分层组合锚杆支护技术后,二水平轨道大巷最大底鼓量不超10 mm,锚杆平均锚固力不大于30 kN,有效解决了桃园煤矿二水平轨道大巷的底鼓问题。     

腾晖煤业松软底板巷道底鼓控制技术研究

针对腾晖煤业2-2021巷底鼓变形破坏严重的问题，根据巷道的实际工程地质条件，明确了引起巷道底鼓的影响因素，并提出帮部打斜拉锚索及底板打工字钢桩的3种优化支护方案；通过数值模拟分析了不同支护方案下的巷道围岩应力及变形破坏情况，确定出“帮部打斜拉锚索+底板打工字钢桩”的联合优化支护方案效果最佳。现场应用结果表明，经过优化支护后的巷道围岩变形量大幅度降低，应用效果显著。     

轨道石门底鼓防治技术研究

针对某矿东翼轨道石门巷道底板为软弱砂质泥岩,巷道开挖后底鼓变形严重问题,建立了巷道剪切滑移底鼓力学模型,分析其变形破坏原因,并提出了"反底拱配合深浅孔注浆"的支护方案,通过工业性试验,取得良好的治理效果,为该类巷道的支护提供了一定的借鉴意义。     

深部倾斜岩层巷道变形分析与控制

针对深部倾斜岩层巷道围岩大变形控制的难题,以九龙矿北翼二水平轨道大巷为工程背景,通过现场调研、数值模拟分析深部倾斜岩层巷道围岩变形破坏的特征和原因。研究结果表明:倾斜岩层剪切滑移破坏和弯曲变形、围岩松软破碎、底鼓严重、支护结构针对性差是导致巷道变形失稳的主要原因;随着岩层倾角的增加,深部巷道围岩的破坏模式由倾斜岩层层间滑移破坏和靠近巷道拱肩部位的岩体分离、弯曲变形共同作用,逐渐向岩层层间滑移破坏转变;基于以上研究,提出了采用高强度锚杆和高预应力锚索,在巷道变形关键部位加强支护,控制底鼓和架设U型钢,全断面喷射混凝土和注浆的支护技术,强化围岩的整体强度和承载能力。工程实践表明,巷道围岩变形控制效果显著。     

深井高应力软岩巷道底鼓力学机理及控制技术研究

为解决林西矿深井高应力软岩巷道底鼓问题,论文通过理论分析和现场实测相结合方法,研究分析出了深井高应力软岩巷道底鼓力学机理及控制技术,得出了如下结论：(1)推导出了巷道两侧底板极限破坏深度、极限破坏宽度以及沿滑移面有效滑动力的计算公式;(2)判断出了林西矿1791-2工作面回风巷底板破坏为挤压流动性底鼓,全断面破坏鼓起形式;(3)分析出了巷道底鼓机理、底鼓原因以及控制途径;(4)提出了“顶、帮、底同治”控制巷道底鼓技术,顶帮采用高强预应力锚杆网+锚索支护,底板采用预应力锚索锚注加固+混凝土铺底技术;(5)现场工业试验表明巷道底鼓得到了有效遏止,能够满足正常使用要求。     

软岩大断面盘区巷道底鼓控制技术

为解决成庄矿15号煤二盘区大巷围岩变形量大、底鼓控制困难的问题,通过现场地质条件调研与底板泥岩成分分析,得出巷帮多层夹矸导致节理面发育,底板泥岩膨胀性矿物含量高导致巷道底鼓剧烈,提出底板预注浆加固+锚索补强支护技术.现场矿压监测表明,巷道加固后巷道底鼓得到有效控制,底鼓量基本控制在20 mm左右,保证了盘区巷道围岩的稳定.     

赵固一矿深部软岩巷道底鼓治理技术

随着矿井开采深度的增加,巷道底鼓现象已成为软岩巷道围岩变形和破坏的主要特征之一。通过分析赵固一矿东翼轨道大巷底鼓原因,提出了高强度高延伸率锚网索喷+全封闭U型钢支架+注浆锚杆耦合支护技术。工程实践表明,在深部复杂的软岩巷道支护中,该技术能有效控制巷道底鼓,其技术经济效果良好。     

回采巷道破碎底板底鼓机理及控制对策

针对义棠煤矿10502工作面回采巷道发生强烈底鼓的现象,采用现场实测、室内岩石力学试验及理论分析相结合的方法,建立回采巷道底鼓力学模型,对底鼓机理及其控制对策进行研究。结果表明:对于破碎底板围岩,在两帮煤体传递的支承压力作用下形成塑性滑移线场,当一定宽度内煤体底板围岩产生的被动朗肯区宽度等于巷道宽度时,定义这一宽度为底鼓影响区;底板围岩破碎的回采巷道发生底鼓的主要原因是底鼓影响区内的垂直应力超过底板岩体的极限载荷;通过施加底角锚杆,既能切断底板塑性滑移线,阻止围岩移动,又能起到"销钉"作用,对底板"弱面"进行加固,提高其抗剪切强度,从而控制底板围岩;当底角锚杆的支护强度达到0.5 MPa时,监测结果显示随着工作面推进回采巷道最大底鼓量仅为86 mm。     

软岩巷道底鼓变形机理与治理技术研究

运用FLAC3D对永煤公司某矿-550 m北翼轨道大巷底鼓机理进行分析,得出该巷道底鼓的类型为挤压流动型。由于原支护方案并未对底板进行支护,故在原支护方式的前提下提出巷道底板开卸压槽和底板锚注2种治理方法。通过FLAC3D数值模拟程序,对上述2种方法进行分析对比,并应用于工程实践,现场观测结果表明底板锚注有效地控制了底鼓和围岩变形,支护效果明显。     

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。     

半煤岩软底巷道底鼓控制技术

已15煤岩软底巷道底鼓一直是困扰平煤集团三环公司的重大问题．以该巷道大范围内的岩体为研究对象，通过对巷道底鼓影响因素的理论分析，得出围岩性质、地质构造和支护形式是产生底鼓的主要因素，提出了锚注加固底板控制巷道底鼓的方案，并对其支护加固机理进行了研究分析．采用数值模拟软件，对巷道使用普通锚网支护和锚注支护加固底板的围岩变形破坏规律进行了数值模拟，对锚注加固底板前后围岩的应力、位移及塑性区的变化情况进行了系统的分析．现场结果表明：锚注加固技术显著提高了底板岩体的强度和承载能力，极大的提高了巷道的支护效果，有效的控制了半煤岩软底巷道的底鼓变形．     

帮底互控支护技术在煤巷底鼓控制中的应用

为控制金龙煤业21101工作面底鼓强烈,巷道变形量大的问题,根据巷道变形破坏特征对其破坏原因进行分析。利用数值模拟手段提出底反拱+强化锚索控底技术方案,并运用于工程实践。研究结果表明:21101工作面巷道底鼓类型为挤压流动型底鼓,采用帮底互控支护技术提高了支护—围岩承载结构的稳定性和承载能力,保证巷道的正常使用。     

巷道底角锚杆控制底鼓机理及选型试验

煤矿开采进入深部以后,地质力学环境远比浅部复杂,各种非线性大变形力学现象越来越显著,巷道底鼓问题也更加突出。为探究控制巷道底鼓效果最好的锚杆类型,首先根据锚杆控制巷道底鼓力学分析模型,从有效切断底板塑性滑移线和有效分解力的作用两方面,对底角锚杆控制底鼓的作用机理进行力学分析;然后进行室内试验,加工6种不同材质及规格的底角锚杆,进行抗弯力学性能试验,通过对试验结果进行优化分析,最终确定控制巷道底鼓最适宜的底角锚杆类型,即I-3型底角锚杆;并将此类锚杆成功应用于大屯孔庄矿-785轨道大巷工程。监测结果表明,此类控制巷道底鼓锚杆在实际工程中取得明显的技术效果。     

软岩巷道底鼓机理及其控制技术研究

为控制21101工作面底鼓强烈,巷道变形量大的问题,根据巷道变形破坏特征对其破坏原因进行分析,利用数值模拟手段提出底反拱+强化锚索控底技术方案,并运用于工程实践,研究结果表明:21101工作面巷道底鼓类型为挤压流动型底鼓,采用帮底互控支护技术提高了支护—围岩承载结构的稳定性和承载能力,保证巷道的正常使用。     

汾源煤业轨道大巷底鼓综合治理技术

汾源煤业正在进行5号煤层开拓巷道的基建工作,5号煤层轨道大巷导3点附近出现严重的底鼓变形,通过现场矿压观测、理论分析及数值模拟等方法,确定底板底鼓是由于下部老巷及底板岩层较差引起的,因此设计采用挖底留卸压槽+浇灌混凝土+注浆管注浆联合支护的控制技术进行处理,应用结果表明:顶底板移进量最大约为55 mm,两帮移进量最大约为26 mm,轨道大巷围岩稳定性良好,能够满足其正常安全使用的断面需求。