巷道围岩变形破坏特征及支护方案研究

为了确保巷道围岩的稳定性,理论分析了巷道围岩变形破坏特征,得出了开挖后巷道围岩变形速率分布及巷道塑性区和原岩应力的关联;数值模拟分析了不同支护条件下巷道垂直应力分布情况及不同滞后支护方案下巷道顶板垂直应力分布,得到了最优支护方案。最后进行现场实测分析,验证了该支护方案的可行性。     

金川矿区深部高应力破碎岩体巷道支护技术研究及应用

针对金川矿区深部高应力破碎岩体巷道围岩变形量大、支护难、使用周期短等特点,基于以往巷道围岩变形破坏特征,从工程地质条件、地应力特征、采动影响等三个方面,分析了深部高应力破碎岩体巷道变形破坏原因。针对典型的巷道破坏特征与工程地质条件,提出了四类相应的新型支护方案,分别开展了现场工业试验;通过巷道围岩收敛变形监测,验证新型支护形式的支护效果。结果表明,新型支护形式有效地控制了深部高应力破碎岩体巷道围岩变形,实现了维护巷道围岩长期稳定的目的。     

深部高应力穿层巷道变形机制及支护技术研究

针对深部高应力穿层巷道围岩变形控制难题,采用理论分析和数值计算等方法,研究穿层巷道围岩变形破坏机制及支护技术。研究结果表明:1)穿层巷道变形破坏具有不均匀性、非对称性和支护体与围岩的不耦合性,巷道以剪切变形破坏为主,拉伸破坏较少,且拉伸破坏主要集中在巷道浅部围岩。2)穿层巷道处于单一软岩时,巷道变形破坏严重,稳定性差,穿层巷道塑性破坏区主要分布在软岩中,塑性破坏区域沿着交界面增加。3)建立穿层巷道稳定性分析模型,确定不同工况下穿层巷道稳定性等级,提出穿层巷道分区联合支护方案,有效控制巷道变形破坏,提高了穿层巷道的整体稳定性。     

深部高应力巷道充填式释压刚柔耦合支护技术适用性研究

针对深部高应力巷道在卸压孔支护技术中对围岩扰动严重并且卸压变形量不易控制问题,以北京长沟裕矿为背景,综合运用理论分析与数值模拟的方法,在分析巷道矿压显现特点以及巷道大变形机理的基础上,提出了高应力巷道充填式释压刚柔耦合支护方法。对原始支护方案与充填式释压刚柔耦合支护方案进行对比分析。结果表明:充填式释压耦合支护方案较原始支护方案在围岩塑性区以及变形量方面都有较为明显改善,巷道围岩卸压变形量基本可控。     

高应力泥岩顶板巷道围岩失稳特征及控制分析

通过对高应力泥岩顶板回采巷道破坏特征、力学变形机制及失稳原因分析,建立了回采巷道锚杆-锚索支护区变形协调方程,提出了高应力泥岩顶板回采巷道围岩控制关键技术,确定了预留断面高强预应力锚杆-锚索协调变形支护方案,并对设计方案进行了数值计算与工业性试验。结果表明:高应力泥岩顶板巷道表现为顶板破碎严重及离层量大、两帮呈非对称收敛变形与底鼓量大的特征;高应力及泥岩顶板软弱围岩是巷道围岩产生破坏的内在原因,锚杆-锚索支护强度过低及锚杆-锚索支护区非协调变形则是巷道围岩破坏失稳的外在原因;古汉山矿13051回采巷道围岩为高应力-节理化-膨胀性复合型(HJS)软岩,为Ⅰ_(AB)Ⅱ_(AB)Ⅲ_(ABD)复合型力学变形机制,采用设计支护方案后,巷道围岩变形能利于释放,围岩压力减小,锚杆-锚索受力均匀,巷道围岩变形保持在可控范围内,预留断面高强预应力锚杆-锚索协调变形支护利于巷道围岩稳定。     

深部大变形巷道围岩稳定性控制方法研究

针对深部高应力巷道围岩大变形难以控制的问题,采用Kastner等相关理论,研究了支护阻力对深部高应力巷道围岩变形的影响,揭示了其变形难以控制的力学本质,提出了巷道围岩稳定性控制新的支护理念。深部高应力巷道围岩大变形主要来自于两部分:1巷道周边浅部破碎围岩的扩容与剪胀等非连续性变形;2高应力致使巷道围岩产生的以塑性变形为主的连续性变形。研究表明:目前的支护水平对巷道围岩的连续性变形影响十分有限,总是存在一部分变形量无法控制,即深部巷道围岩存在"给定变形"。为实现巷道围岩稳定控制,降低支护成本,巷道围岩支护理念应由变形控制向稳定控制转变,确保巷道围岩均匀、协调变形,消除冒顶与片帮等不安全隐患,增强巷道围岩整体性与稳定性。因此,对于深部高应力巷道围岩稳定性控制,可在巷道掘进时预留一定的变形空间以容纳围岩部分"给定变形",支护结构应具有一定的连续性变形能力,又能持续提供较高的支护阻力,以维持巷道围岩的完整性与稳定性,保障巷道围岩的均匀、协调变形。工程实践结果表明:考虑预留变形并采用"可接长锚杆+刚性长螺纹钢锚杆+锚网+W钢带+喷射混凝土"综合控制技术为主,并辅以可接长锚杆强化顶板支护方案可较好控制巷道围岩的稳定性,保障了巷道服务期间的安全使用。     

林南仓矿软岩巷道支护技术研究

随着林南仓矿开采深度的增大,巷道所处应力水平不断增大,巷道矿压显现剧烈,围岩变形严重,尤其是高应力条件下的泥质软岩巷道支护变得越来越困难。通过对林南仓矿高应力下深部软岩巷道破坏机理,巷道围岩矿物成分和主要围岩物理力学性质的分析,提出了采用拱顶锚杆前期临时后期永久支护、金属拱形支架、壁后混凝土充填、墙体补强锚索和注浆锚杆耦合协调支护,对巷道变形进行有效控制。通过FLAC3D数值模拟,确定了林南仓矿深部高应力软岩巷道围岩的变形破坏特征,并验证支护设计的可行性和优化支护参数。通过巷道变形监测,表明新型支护体系有效地控制了深部软岩巷道围岩的大变形和底臌,维持了巷道的长期稳定,取得了良好的技术经济效果。     

置孔释压支护模型在高应力软岩巷道中应用研究

通过对高应力软岩巷道破坏机理进行分析,建立了置孔释压支护模型(围岩-置孔释压材料-金属支架),分析了置孔释压支护原理,提出了高应力软岩巷道置孔释压支护技术;并利用RFPA软件,对矩形巷道支护前后巷道围岩破坏演化过程进行了模拟。结果表明:无支护时巷道是以两帮压裂为主的整体破坏;采用钢棚支护后,帮与底的破坏诱发顶板大范围离层、冒落,钢棚被压垮;采用置孔释压支护后,围岩应力通过释压材料压缩得以释放,巷道表面无明显变形,支架完整。研究表明置孔释压支护能够降低围岩应力,提高巷道稳定性,为高应力软岩巷道安全支护提供了一种新技术。     

弱胶结软岩巷道锚网索耦合支护技术研究

为解决弱胶结软岩巷道支护困难的问题,以伊犁一矿弱胶结软岩巷道为研究对象,结合煤岩物理力学性质及原岩应力测试结果,在分析巷道围岩变形破坏原因的基础上,通过优化支护参数提出了锚网索耦合支护方案。在利用数值模拟验证新支护方案可靠性的基础上,通过现场观测分析总结了采用新支护方案后巷道围岩变形有巷道开挖影响、变形限制、稳定变形3个阶段。结果表明:顶底板移近量平均为50 mm,两帮移近量平均为23 mm,变形稳定时间缩短为15 d;锚网索耦合支护能有效控制巷道围岩变形,改善围岩应力状态,充分利用深部围岩的自承载力。     

深部倾斜煤层沿空掘巷围岩变形特征与控制技术研究

通过对深部倾斜煤层沿空掘巷掘、采两阶段围岩应力场与位移场的分析,揭示了该类巷道围岩非对称大变形特征：窄煤柱帮与底板变形量远大于实煤体帮及顶板,巷道整体断面收敛率大。产生该变形破坏特征的原因：1)巷道埋深大,围岩处于较高的应力环境中;2)护巷煤柱宽度及支护阻力过小,使其过早进入残余承载阶段;3)无支护底板作为变形破坏能量主要释放通道,加剧了巷道顶帮围岩整体下沉。通过对不同宽度护巷煤柱方案的数值模拟,合理确定了试验巷道护巷煤柱宽度及试验巷道支护技术与参数。工程实践表明,采用新支护技术后,巷道窄煤柱与底板非对称变形大变形得到了有效控制,保持了巷道长期稳定。     

深井高应力煤巷锚网索梯次支护技术研究与应用

针对车集煤矿2310工作面两巷的地质特征,分析了大埋深高应力煤巷围岩的变形力学性质,提出了采用长短锚索、锚杆梯次支护的方案并实施,通过巷道位移观测论证了该方案的可行性。现场监测结果表明,巷道围岩变形量较小,支护状况良好;2310工作面两巷采用锚网索梯次支护参数选择合理,证明了梯次支护技术的可行性。     

淮南深部巷道挤压变形及其控制对策

为了研究高地应力软岩巷道挤压变形及其控制对策,根据实测地应力值和围岩力学参数,分别从基于Hoek-Brown准则的解析计算和有限元数值计算进行了围岩稳定性分析,计算结果显示巷道变形失稳严重,拱顶位移和底臌量大,与现场情况吻合;此外,根据Hoek挤压变形等级曲线判定该巷道围岩变形为非常严重的挤压变形。基于深部巷道围岩稳定性控制理论和"分步联合支护"理论制定了控制围岩挤压变形的支护方案,通过有限元数值软件计算和现场监测验证了该支护方案的效果,结果表明所提出的支护方案能够有效的控制围岩挤压变形。     

千米深井软岩巷道挤压变形力学特性及控制研究

 为了研究千米深井软岩巷道挤压变形力学特性及控制对策,以淮南朱集煤矿-906m东翼轨道大巷为依托工程开展研究,该巷道为典型的千米深部高地应力软岩巷道,开挖后围岩产生强烈的挤压变形。通过现场地应力测试获取地应力值和室内岩石力学试验获取围岩力学参数,根据Hoek挤压变形等级曲线判断出该巷道变形为非常严重的挤压变形;通过Phase2有限元数值仿真软件分析了该巷道的围岩稳定性,计算结果表明巷道开挖后围岩变形破坏严重,拱顶位移和底臌量大,与现场情况吻合。基于深部岩石巷道围岩稳定性控制理论和“分步联合支护”理念,针对该巷道的挤压变形特点制定了相应的支护方案,其主导思想是增强围岩自身强度和支护结构的抗变形能力,尤其重视底板支护。通过有限元数值软件计算分析和现场监测验证、评价了该支护体系的强度,结果表明所提出的支护方案取得了良好的效果,能够有效的控制围岩挤压变形。     

软岩巷道监测设计与应用研究

随着易采资源的日益枯竭,矿山开采逐渐向不良围岩及深部等区域发展。以软岩区域矿山开采为例,由于软岩巷道变形快,稳定性差,因此,为了确保软岩区域巷道的施工安全,针对软岩区域开挖后的应力变化和巷道变形问题,设计了基于JTM-V2000B型压力计和VWM型振弦式多点位移计的监测方案,应结合巷道围岩的实际情况,重点监测稳定性差的特殊区域。将方案应用于某河床下铝土矿页岩巷道的施工监测,现场监测数据反映了软岩巷道开挖后的应力和位移变化趋势,软岩较大的塑性变形使地应力逐渐向围岩内部转移,同时也导致巷道断面缩小。应力和位移的监测结果可以指导巷道支护设计和支护时机确定。     

Mechanism of rock deformation and failure and monitoring analysis in water-rich soft rock roadway of western China

Aiming to get the strata behavior and stability rules of surrounding rock of the main return airway of Yushujing Coal Mine, convergence deformation of two sides and force of U-shaped steel yieldable support and bolt were monitored, and deformation of surrounding rock and mechanical characteristics of support structure were timely obtained to guide the information construction and optimize supporting parameters in water-rich soft rock roadway. The field monitoring results indicate the following. (1) Convergence displacement of rock surface increases with time continuity and shows surrounding rock??s intense rheological behavior. The original support scheme cannot control the large deformation and strongly rheological behavior; (2) Without backfilling, the U-shaped steel support begins to bear load after erecting for 4?C7 days and increases rapidly in the first 30 days. The U-shaped steel support at the right shoulder and top of roadway bears a larger force and the left side and shoulder bears a smaller force; (3) The stress of bolt increasing over time and at the right shoulder of roadway has larger growth and value. The mechanism of rock deformation and the failure and strata behavior in water-rich soft rock roadway are revealed based on the results of the measured relaxation zone of surrounding rock, measured stresses, and the rock mechanics tests.     

矸石充填巷采等价采高模型探讨

巷采矸石充填是"三下"压煤和边角煤开采的一项新兴技术,也是绿色开采技术中的内容之一。为了创建巷采矸石充填开采围岩变形预计模型,利用F lac软件对矸石充填开采采场覆岩和巷道围岩的应力、变形分布规律进行了研究,对等价采高模型应用于巷采矸石充填开采围岩变形预计效果进行初步对比分析。研究表明:巷采全充填模型与等价采高模型具有规律上的相似性;二者之间的顶板竖向沉降趋势基本一致,模型顶部最大位移处位移相差2.125%,且都为盆地式沉降;最大垂直应力相差1.7 MPa;等价采高模型计算的底鼓最大值为335.9 mm,两者相差35.9 mm。计算分析结果与现场观测规律基本一致。     

正帮煤业辅运大巷围岩失稳破坏规律及控制技术研究

为解决正帮煤业11#煤层东西辅运大巷掘进初期围岩位移严重的问题,通过现场围岩表面位移、锚杆受力监测及理论分析,提出锚网索喷+反底拱锚注联合支护技术。采用优化支护方案的东西辅运大巷成巷10d后围岩表面位移速度趋近于0,顶底板累计变形量最大约为75mm,两帮累计移近量约为42mm,成功解决了其围岩失稳变形的问题。     

深部高应力双巷掘进巷道围岩稳定性及控制

内蒙古自治区葫芦素煤矿13号煤层埋藏较深,煤层处于高应力环境中,区段准备巷道采用双巷掘进的方式.针对辅助运输巷道围岩变形严重以及难以二次利用的问题,通过对巷间煤柱分别在不同阶段建立力学模型以及结合葫芦素煤矿的地质条件,对巷间煤柱留设宽度进行理论分析,最终确定该宽度应不小于35.57 m.结合获取到的覆岩物理力学参数,采...     

综放工作面二次动压巷道围岩变形破坏与控制技术研究

针对综放工作面二次动压巷道变形破坏严重的情况,以不连沟煤矿F6207辅运巷为研究背景,通过现场监测和数值模拟分析得出不连沟煤矿综放工作面二次动压巷道变形破坏与应力演化特征。提出"强帮控顶、高支护材料强度、高围岩控制刚度"的围岩控制技术理念,提出新掘二次动压巷道的支护方案。新支护技术现场应用后,锚杆索受力状态良好,围岩顶帮位移量相对原支护明显降低。