千米深井中央泵房围岩控制技术研究

为了研究锚注支护在千米深井软岩巷道围岩控制中的应用效果,以安居煤矿中央泵房为研究对象,利用FLAC3D,通过建立锚-网-索-喷支护之后注浆与非注浆加固两种条件下的数值模型,对安居煤矿泵房硐室的锚注支护加固效果进行数值对比分析。现场监测表明:泵房围岩的最大变形量为52.4mm,锚杆的最大受力为186.5kN,围岩最大应力均维持在5 MPa左右,没有出现应力集中现象。锚网索喷让压+锚注联合支护技术有效地控制了泵房硐室围岩的稳定。     

赵楼矿深部软岩巷道变形破坏机理及控制技术

基于赵楼煤矿井底车场巷道围岩矿物成分分析、室内岩石力学试验、巷道地应力测试、围岩松动圈测试等巷道地质力学测试技术手段,深入揭示了深部巷道围岩变形破坏机理;针对赵楼煤矿深部巷道低围岩强度与高应力的支护难题,提出了以内注浆锚杆为核心的锚杆+锚索+锚注“三锚”联合支护体系;为反映深部巷道、硐室开挖后围岩的变形特征与支护结构受力情况,对巷道围岩收敛变形与锚杆受力情况进行了实时监测.监测结果表明,采用“三锚”联合支护体系能够有效地控制深部巷道围岩的大变形及底鼓,保持了巷道的长期稳定与安全.     

大断面破碎软岩硐室联合支护修复加固技术

针对主斜井搭接硐室围岩软弱、易风化、硐室断面较大,巷道经多次修复加固,难以满足生产需要的现状,采用平面岩体锚索桁架+对穿锚索排架+粉煤灰高强砼+锚注+反底拱注浆联合支护技术,修复后巷道围岩变形量显著降低。修复近7个月,经测量最大位移量为2mm,围岩已趋于稳定。围岩锚注后,底臌速度也得到了一定程度的控制。取得了较好的支护效果。     

三软煤层巷道破坏机制及锚注对比试验

针对龙口矿区梁家煤矿典型软岩巷道-4606改造开切眼巷道围岩控制难题,通过现场监测和试验,分析原支护方案下围岩变形破坏机制。煤层结构复杂,围岩易膨胀、软化,围岩破坏范围大,拱架变形破坏严重,锚杆支护潜力无法有效发挥是巷道变形破坏的主要原因。支护构件锚固性能试验表明,与注浆前相比,注浆10 d后注浆锚杆拉拔力提高214%,高强锚索提高89%。在此基础上,以锚注支护为核心,实施了U型棚+注浆锚杆,注浆锚杆+高强锚索两种联合支护对比试验方案。结果表明：方案实施后,巷道围岩变形量小于原支护方案59%以上,锚注支护可有效控制该类条件下巷道围岩变形;两种试验方案的围岩整体平均变形量相差6.6%,采用注浆锚杆+高强锚索联合支护方案可替代传统的U型棚支护。     

三软煤层沿空巷道破坏机制及锚注控制

针对龙口矿区梁家煤矿典型三软地层沿空巷道-4606材料巷围岩控制难题,通过现场监测和试验,分析原支护方案下围岩变形破坏机制。煤层结构复杂,围岩易膨胀、软化,围岩破坏范围大,拱架变形破坏严重,锚杆支护潜力无法有效发挥是巷道变形破坏的主要原因。以锚注支护为核心,实施了U型棚+注浆锚杆+注浆锚索和注浆锚杆+注浆锚索2种联合支护对比试验方案。结果表明：方案实施后,巷道围岩变形量均小于原支护方案37%以上,U型棚+注浆锚杆+注浆锚索联合支护方案中U型棚对围岩的控制作用不明显,注浆锚杆+注浆锚索联合支护完全可以取代传统的U型棚支护。     

高应力硐室群锚注联合支护技术

为解决深井高应力条件下大型软岩硐室的维护难题,本文在分析高应力硐室群围岩变形破坏机理的基础上,研究了锚注联合加固的支护机理和工艺流程,提出了浅部围岩化学注浆、对穿组合锚索等施工技术,研究了围岩两步耦合注浆的机理及其主要技术参数、注浆设备和工艺流程.邢东矿二水平泵房、变电所进行加固修复工程的FLAC数值模拟计算结果和实际工程效果表明,采用锚注联合支护技术能有效提高岩体强度、改善围岩力学性能和结构、提高围岩的承栽力及加强锚索的锚固力.进行加固后的深井高应力硐室群围岩变形量明显减小,证明锚注联合支护技术是解决煤矿高应力软岩工程安全维护的有效手段,可在类似条件下的深井高应力大型硐室维护中推广应用.     

高应力硐室群锚注联合支护技术

为解决深井高应力条件下大型软岩硐室的维护难题,本文在分析高应力硐室群围岩变形破坏机理的基础上,研究了锚注联合加固的支护机理和工艺流程,提出了浅部围岩化学注浆、对穿组合锚索等施工技术,研究了围岩两步耦合注浆的机理及其主要技术参数、注浆设备和工艺流程．邢东矿二水平泵房、变电所进行加固修复工程的FLAC数值模拟计算结果和实际工程效果表明,采用锚注联合支护技术能有效提高岩体强度、改善围岩力学性能和结构、提高围岩的承载力及加强锚索的锚固力．进行加固后的深井高应力硐室群围岩变形量明显减小,证明锚注联合支护技术是解决煤矿高应力软岩工程安全维护的有效手段,可在类似条件下的深井高应力大型硐室维护中推广应用．     

高应力硐室群锚注联合支护技术

为解决深井高应力条件下大型软岩硐室的维护难题,本文在分析高应力硐室群围岩变形破坏机理的基础上,研究了锚注联合加固的支护机理和工艺流程,提出了浅部围岩化学注浆、对穿组合锚索等施工技术,研究了围岩两步耦合注浆的机理及其主要技术参数、注浆设备和工艺流程．邢东矿二水平泵房、变电所进行加固修复工程的FLAC数值模拟计算结果和实际工程效果表明,采用锚注联合支护技术能有效提高岩体强度、改善围岩力学性能和结构、提高围岩的承载力及加强锚索的锚固力．进行加固后的深井高应力硐室群围岩变形量明显减小,证明锚注联合支护技术是解决煤矿高应力软岩工程安全维护的有效手段,可在类似条件下的深井高应力大型硐室维护中推广应用．     

新集一矿大断面硐室围岩控制技术应用研究

针对新集一矿一水平主排水泵房硐室应力集中程度过高、断面过大、存在较大的支护困难问题,提出采用锚网喷+桁架+衬砌支护及围岩注浆加固的联合支护方法,并对具体的参数进行设计。监测结果表明,主水泵房硐室两帮移近量最大为23mm,顶底板移近量最大为24.5mm,硐室围岩发生明显位移变形为支护完成后的前两个月,该支护方法效果良好。     

大断面巷道交叉点破坏机理分析及支护研究

为了解决马钢集团和睦山铁矿区大断面巷道交叉点支护困难的工程问题,对该矿巷道破坏情况进行了调查和研究。利用电子显微视频仪发现了造成岩石局部局部应力集中及破坏的岩石包体特殊结构,查明了巷道破坏的原因。在此基础上,提出了锚网喷一次支护,锚注与锚索联合二次加强支护的复合支护方案。利用ABAQUS非线性有限元软件模拟分析了锚注联合支护的作用机理,数值计算结果验证了支护方案的合理性。现场施工监测表明,采用联合支护方案后巷道交岔点处围岩变形趋于稳定,两帮累计位移最终为20 mm左右,取得了良好支护效果。     

深井高应力软岩泵房锚注支护及数值模拟研究

基于赵楼煤矿泵房的岩石矿物分析、地应力测试、岩石力学试验、破坏机理分析,采取抗让结合的"抗—卸—固"支护方案,提出以锚杆注浆加固为核心的联合支护体系,来解决深部高应力软岩大型硐室的支护技术难题。通过FLAC3D数值模拟,同未注浆硐室相比,注浆后围岩塑性区基本消失,锚杆(索)受力减小,围岩应力分布均匀,竖向位移和水平位移都有大幅度降低,整体强度增大,有效地控制住了围岩的变形,保持了泵房硐室围岩的长期稳定。     

深部高应力膨胀性软岩巷道锚注支护技术及相似模拟试验研究

针对唐口煤矿深部高应力膨胀性软岩巷道的变形特征, 通过对围岩物理力学性能的测试、围岩破坏机理分析和相似模拟试验, 提出了采用以锚注为核心的锚网喷注联合支护体系来解决深部高应力膨胀性软岩巷道的支护难题。监测结果表明, 锚网喷注联合支护既维持了巷道的稳定, 又提高了施工速度, 节约了支护成本。     

高应力深部巷道围岩变形特征与控制技术研究

分析了高应力深部巷道围岩变形特征与控制技术，采用FLAC^3D数值模拟软件，分析了巷道垂直位移变化规律以及围岩塑性区扩展规律；依据高应力深部巷道围岩变形特征，设计了以锚注为主要支护方式的耦合支护体系，并对改良后的支护方式进行了验证。研究得出，采用锚注和高强度预应力锚杆耦合支护方案，巷道围岩变形得到了有效控制。     

动压巷道锚注支护数值模拟研究

锚注支护将锚杆和注浆加固结合在一起，实现了锚注一体化．通过注浆将破碎围岩胶结成整体，改善围岩的结构及其物理力学性质，提高了围岩的强度，真正实现了围岩本身作为支护结构的一部分，大大提高了支护结构的承栽能力．本文采用大型有限元数值模拟软件ANSYS，对动压巷道锚注支护前后围岩变形破坏规律进行了数值模拟，对锚注支护前后围岩的应力、位移及塑性区的变化情况等进行了系统分析，结果表明锚注支护显著提高了围岩的强度和承栽能力，有效的控制了动压巷道的损伤变形．     

金川矿区深部高地应力矿山巷道锚网支护技术

金川矿区深部巷道地应力大、岩体破碎的特点凸显，矿山巷道原采用的锚喷支护方法在施工后具有围岩变形量大且持续时间长、喷射混凝土层掉块剥落及锚杆锚固力下降等问题，难以保证巷道安全可靠。通过对矿区巷道变形特征进行调查研究及理论分析，引入锚杆+TECCO网（无喷混凝土）支护技术来解决其支护难题。所研究的锚网支护具备两大特点：①支护过程中不采取喷射混凝土的方式；②结合巷道围岩变形实际情况，采用了通常应用于边坡防护工程中的高强度金属网（TECCO网）。研究表明：①具有高抗拉强度的TECCO网能够在巷道围岩产生变形后，使支护体逐渐与围岩形成一个紧密的整体结构，提高围岩自承能力；②试验巷道采取锚网支护40 d后，围岩变形速率小于0.1 mm/d，说明该支护方式可以有效控制巷道变形；③锚杆+TECCO网支护成本低、作业强度小，可对该矿高效及安全生产发挥积极作用。     

深部采区轨道下山巷道钢丝绳网锚注支护技术研究

深井采准巷道支护技术一直影响到煤矿的安全高效生产。针对平煤五矿采区轨道下山工程地质条件,采用理论分析、现场工业性试验等方法,对轨道下山巷道变形原因、变形特征和支护原则等进行了系统研究并进行现场支护试验。研究结果表明：①围岩应力高、岩性差、受采动影响,以及锚注支护方式及参数不合理是造成轨道下山巷道变形破坏的主要原因;②提出了全断面支护、强化围岩自身承载能力、柔性喷层的支护原则,确定了钢丝绳网混凝土喷层结构、注浆锚杆和注浆参数等钢丝绳网锚注支护有关技术参数。钢丝绳网锚注支护在轨道下山巷道翻修中进行了工业性试验,巷道经历了两侧工作面采动影响后,能够满足生产安全需要,减少了巷道维修次数,现场试验取得了成功。     

深部高强锚注切顶自成巷方法与验证

针对深部高应力回采巷道围岩控制难题,以我国最大采深矿井——山东泰安孙村煤矿为工程背景,对传统沿空掘巷、锚杆(索)支护巷道进行监测分析,结果表明:巷道围岩变形量大,破坏范围广,锚杆大部分处于强度劣化区内,难以发挥支护作用,锚索受力大,接近极限破断力。为解决上述问题,系统开展了不同煤柱宽度、地应力大小、顶板围岩强度、切顶高度等影响因素下的数值试验研究,建立了顶板应力释放率、侧向支承压力提升率与围岩变形控制率等定量评价指标,对比分析了多种因素下切顶自成巷与沿空掘巷矿压变化规律与围岩控制机制。基于此,提出了深部高强锚注切顶自成巷方法,利用高强锚注提高巷道顶板完整性,利用顶板预裂切缝切断采空区与巷道顶板之间的应力传递,使巷道处于应力降低区。为进一步验证该方法的合理性,利用自主研发的地质力学模型试验系统,开展了模型试验对比研究,高强锚注切顶自成巷围岩应力比沿空掘巷平均降低20.8%,围岩变形量为后者的45.1%,应力释放与围岩控制效果明显。结合上述研究,提出了相应的工程建议,并在孙村煤矿2215工作面进行了现场应用,监测表明该方法有效控制了巷道围岩变形,实现了无煤柱开采。     

煤矿TBM掘进巷道围岩时效变形分析及支护参数优化研究

针对煤矿TBM掘进巷道围岩长期稳定性问题,以淮南矿区张集矿TBM掘进某瓦斯抽采巷为工程背景,开展了巷道围岩时效变形分析及支护参数优化研究。通过在TBM掘进巷道施工现场钻取砂质泥岩岩样,开展蠕变试验,获得CVISC蠕变参数|在数值模拟软件中引入CVISC蠕变模型,对不同支护工况下TBM掘进巷道围岩进行为期100d的蠕变变形模拟,获得各支护工况下巷道围岩时效变形特征和应力场及塑性分布区的演化规律|基于数值模拟结果,将优化后的锚杆+钢筋网联合支护体系应用于TBM施工巷道,并对TBM施工巷道进行围岩变形监测和锚杆轴力监测,现场实测结果表明采用的优化支护方案可有效控制围岩变形,且巷道稳定性较好。     

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.