软岩动压巷道围岩稳定性原理及控制技术研究

针对张双楼煤矿西大巷围岩力学性质,主要是膨胀性泥岩在浅部遇水破碎、扩容的特征、深部膨胀特征,通过现场测试、建立力学模型、数值计算,对西大巷稳定性的力学效应、受采动影响时围岩塑性区及破碎区宽度及变形与采动支承应力的关系分析,分析在采动支承应力作用下的软岩巷道,其围岩破碎区、塑性区的范围,巷道变形与破碎围岩塑性区范围、峰后强度、支护的关系,研究动压软岩巷道围岩变形机理、软岩巷道围岩流动规律,提出了深井巷道围岩控制的“内、外结构“稳定性原理。针对西大巷围岩地质条件,依据研究的成果,寻求巷道稳定控制技术,并通过工业性试验检验,使得西大巷由研究试验前的强烈变形到研究后的基本稳定。     

软岩动压巷道围岩稳定性原理及控制技术研究

针对张双楼煤矿西大巷围岩力学性质,主要是膨胀性泥岩在浅部遇水破碎、扩容的特征、深部膨胀特征,通过现场测试、建立力学模型、数值计算,对西大巷稳定性的力学效应、受采动影响时围岩塑性区及破碎区宽度及变形与采动支承应力的关系分析,分析在采动支承应力作用下的软岩巷道,其围岩破碎区、塑性区的范围,巷道变形与破碎围岩塑性区范围、峰后强度、支护的关系,研究动压软岩巷道围岩变形机理、软岩巷道围岩流动规律,提出了深井巷道围岩控制的"内、外结构"稳定性原理.针对西大巷围岩地质条件,依据研究的成果,寻求巷道稳定控制技术,并通过工业性试验检验,使得西大巷由研究试验前的强烈变形到研究后的基本稳定.     

动压作用下软岩巷道支护技术研究及应用实践

针对煤矿深部水平软岩巷道围岩力学性质及膨胀特征,通过现场测试对巷道稳定性的力学效应、受采动影响时围岩的应力变化进行分析,研究软岩巷道围岩变形机理,寻求巷道围岩稳定控制技术,并据此提出了新的支护方式,实施后取得了较好的实践效果。     

高应力软岩巷道支护数值模拟研究

针对某矿高动压软岩巷道变形破坏主要受埋深、围岩性质、采动应力、支护方式等因素的影响,采用数值模拟手段研究了各种支护技术条件下软岩巷道的变形规律及支护体的受力特征。研究表明,采用钢筋网壳锚喷支护结构后,钢筋网壳、混凝土喷层和锚杆、锚索支护结构形成共同的承载体,各种支护结构的支护性能得到优化提高,巷道围岩变形得到有效控制。该研究成果为类似矿井的高动压软岩巷道支护问题提供了有益的借鉴。     

多次跨采软岩巷道支护技术

针对多次跨采软岩巷道支护技术难题,从地质和开采2个因素,分析了跨采巷道围岩变形的主要原因及动压影响条件下的变形规律,提出了以加固岩体、封闭围岩和高阻让压支护三者相结合的软岩巷道支护设计思路,现场围岩电磁波波速和巷道收敛变形监测表明:新设计方案实现了巷道再次跨采时围岩变形量控制在了可接受范围内,确保了矿井的安全高效生产。     

双主动超前爆破预制顶板裂隙断顶卸压护巷技术

针对软岩巷道受采动应力长时间高压影响易发生围岩大变形的问题,以风水沟煤矿典型软岩矿井胶带巷为工程背景,采用现场调研、围岩应力及变形监测、数值模拟等手段,分析了软岩动压巷道围岩变形机制.从巷道顶板深部阻断应力传递路径、浅部高强支护角度出发,提出了软岩高应力巷道双主动超前断顶卸压+U型钢支架配合锚索高强支护协同控制技术.在...     

基于内外承载结构的软岩巷道围岩控制技术研究

为解决采动影响下赵固二矿14030回风巷软岩巷道围岩变形显著问题,采用钻孔窥视仪探测了围岩变形破坏规律,针对采动软岩巷道围岩破坏特征提出了控制对策,提出了软岩巷道主动式围岩加固控制技术,针对巷道参数设计了注浆锚索加强支护方案,并通过现场监测验证围岩变形控制效果。研究结果表明：随着扰动程度加深,浅部围岩的松散破碎范围不断扩大,难以形成有效的承载结构,深部围岩离层裂隙发育高度进一步增高;以提升浅部围岩的承载能力为出发点,通过增强内承载结构的支护强度及围岩自身抗扰动能力,可发挥出内外承载结构和支护体共同的围岩变形控制作用;在锚索力学性能允许承受载荷范围内,适当提高预紧力及加长注浆锚索长度可改善巷道围岩变形控制效果。     

动压影响底板软岩巷道支护技术研究

针对深部动压影响底板软岩支护难题,分析了Ⅱ82新回风上山失稳破坏原因,基于FLAC2D数值模拟分析了动压影响下二次高强稳定型支护作用,采取二次高强稳定型锚网支护且采取合理有效的控底措施后,受工作面采动影响的巷道围岩低应力区显著下降,能够控制动压影响下围岩的强烈变形,现场工业性试验围岩监测结果表明,巷道支护效果良好,围岩变形得到有效控制。     

动压软岩巷道锚注加固机理与应用研究

随着矿井开采强度不断增大和煤矿井田开采深度日益增加，软岩、动压、深井以及它们的复合型巷道的有效维护已成为制约矿井安全生产的关键问题之一．针对某矿中三轨道石门动压、软岩的复合型工程特点，从巷道的布置层位、保护煤柱设计、支护方案及受采动影响状况等方面入手，分析了石门变形破坏的原因．研究结果认为：有效改善巷道围岩体力学性能，为锚杆支护提供可靠着力基础，从而使支护体与围岩共同作用形成有效承载结构，是治理动压软岩复合型巷道的主要技术途径，并提出了“以锚注加固为基础，关键部位进行加强支护”的“非均匀支护”新技术，进一步确定了该石门主要的锚注加固技术方案和技术参数．确定的方案在现场进行了工业性试验，结果表明，该石门在受上部煤层开采影响时，围岩变形量得到了有效控制，而且围岩变形很快趋于稳定，为矿井的安全生产创造了条件，取得了良好的技术经济效益．     

工作面超前支护段强动压巷道围岩应力优化技术研究

以芦子沟矿3107特厚煤层综放工作面为工程背景,应用数值模拟分析了3107工作面采动阶段煤柱侧帮围岩应力动态变化特征,巷道煤柱侧帮围岩受采动影响强烈。理论分析了回采巷道强动压显现机理,基于此,提出强动压巷道顶板大深度预切缝卸压技术,并阐述了其技术原理。预切缝后,沿空巷道超前支护段围岩应力降低,侧向支承压力峰值位置向工作面中部移动,沿空巷道超前支承压力峰值位置向工作面推进方向前移,能够有效改善超前支护段巷道围岩应力状态。数值模拟及现场实测结果表明预切缝后超前支护段巷道围岩稳定,巷道变形量减小,矿山压力显现缓和。     

薄煤层开采软弱煤岩体巷道变形特征与稳定控制

针对百色矿区薄煤层开采条件下半煤岩巷道大变形及难控制等问题开展了一系列研究工作。首先,在巷道工程资料与数据的基础上,开展了薄煤层回采巷道工程地质特征的分析,发现薄煤层巷道围岩地质构造普遍较为复杂,岩体完整性差;现场监测了回采巷道围岩的变形全过程,分析了掘巷影响阶段、掘巷影响稳定阶段和工作面回采期阶段等时期的围岩工程行为及变形特征。然后,根据所收集的岩样和自制的煤岩组合体试样,分别进行了点载荷强度和不同高度比的煤岩组合体力学强度试验,结果表明,此类岩石力学强度较低,煤体与岩体破坏呈不均匀性。最后,在现有的理论基础上,分析了半煤岩巷道的滑移机制,推导了煤岩体层间滑移与巷道围岩失稳的本构方程,根据锚索的挤压承载和锚杆抗剪作用机理等阐明了软弱半煤岩巷道控制原理和支护要点,提出了以"顶板预应力长锚索+帮高刚度桁架锚索"为主体的"锚、网、索、梁"整体支护技术。支护试验表明:所提出的支护技术对于半煤岩巷道的控制效果较好,围岩变形在可控范围之内。     

南方复杂条件下的薄煤层开采巷道围岩支护问题及对策

针对复杂地质条件下南方薄煤层开采巷道出现的大变形与控制等问题,开展了一系列现场调查、理论分析和试验等研究。首先,分析了南方煤层地质条件、巷道变形特点和支护中存在的突出问题,同时进行了大量巷道变形的现场调研;然后,研究了薄煤层巷道变形破坏的影响因素和作用机理,主要体现在泥质岩类的物化膨胀与裂隙扩容、半煤岩巷道接触面滑移、水平构造应力挤压、工程扰动偏应力影响和高瓦斯孔隙压力弱化作用等;最后,阐明了复杂条件下薄煤层开采巷道的控制原理,强调应重视发挥巷道深部稳定岩体的承载能力,增强巷道围岩侧向支护作用,实现高阻让压和改善巷道围岩的整体力学强度等。提出了高强度自动让压桁架锚索支护系统和叠加拱“长、短”密集锚索支护技术,并分别进行了软弱半煤岩巷道的返修控制和松散煤岩体巷道支护技术的现场试验研究。监测表明,支护后的巷道围岩变形量都在可控范围之内,满足生产要求。     

无煤柱无掘巷开采自成巷道围岩结构控制及工程应用

鉴于传统留煤柱开采方式资源采出率低、巷道掘进率高等问题,基于切顶卸压自动成巷无煤柱开采技术思路,提出了无煤柱无掘巷开采技术,通过与传统留煤柱开采工艺对比,详细阐明了无煤柱无掘巷开采技术工作面的开采方式及巷道形成原理。通过分析工作面回采过程中顶板岩层运动特征,建立了无煤柱无掘巷开采自成巷道围岩结构力学模型,导出了顶板支护阻力表达式并分析了支护阻力影响因素。针对顶板岩层运动特征,研究了无煤柱无掘巷开采配套支护技术。提出了无煤柱无掘巷开采分区治理技术,将成巷区的加强支护分为密集支护区、间隔回撤区和完全回撤区3个区域,提出对不同的支护分区采取不同的支护对策,并在现场进行了工程应用试验。现场工程试验效果表明,无煤柱无掘巷开采实现了盘区内工作面的回采不再需要提前掘进回采巷道、且工作面间无需留设护巷煤柱的开采目标。     

采空区下近距离特厚煤层回采巷道失稳机理及其控制

采空区下近距离煤层开采时,下层煤回采巷道将受到上煤层采空区遗留煤柱、本煤层相邻工作面动压的影响,针对孙家沟煤矿特厚煤层放顶煤工作面13311回风巷严重的冒顶、两帮内挤和底臌等变形破坏现象,采用现场实测、理论分析及数值模拟等研究方法,探讨了回采巷道失稳机理及主要影响因素。研究表明,13311回风巷变形失稳主要影响因素为迎邻近工作面回采动压掘进、巷道布置方式和巷道支护参数不合理。与上层煤回采巷道垂直布置、巷道支护强度低且迎采动掘进时,下层煤回采巷道容易失稳。为改善13313回风巷围岩稳定性,有效控制巷道变形,根据试验巷道围岩物理力学性质及受力特征,研究提出了有针对性的解决方案:首先改进巷道布置方式,将下煤层回采巷道布置在采空区下,且应距离上煤层采空区遗留煤柱不小于20 m;其次增大护巷煤柱宽度,把区段护巷煤柱宽度增加到20 m以上,减少迎采动掘进动压的影响;最后,采用高预应力全锚索加强支护,提高锚杆锚固段的整体性及其承载能力。据此,在13313回风巷进行了工业性试验并进行了巷道矿压观测,结果表明:经受相邻13311工作面回采动压影响后,区段煤柱整体完整,具有良好的承载性能;锚索受力达到了250～300 kN,约为其破断力的50%,锚索受力增长平稳,较好地控制了巷道离层和围岩变形;13313回风巷顶底板移近量为400 mm左右,两帮移近量为300 mm左右,巷道围岩变形量得到了有效控制,保证了巷道的整体稳定性,取得了良好的支护效果。但是,采用该种巷道布置方式,下层13号煤层13313工作面回采时,因工作面上方11号煤层区段煤柱集中应力的影响,对其顶板和煤壁管理提出了更高的要求,需引起高度重视。     

大断面软弱破碎围岩煤巷演化规律与控制技术

随着矿井开采深度与巷道断面尺寸的增加,煤巷围岩松软、破碎程度越来越严重,煤巷顶板冒落的危险性增大,大断面煤巷支护与维护难度随之增加。基于煤巷围岩松动圈测试与分析,揭示了大断面软弱破碎围岩煤巷变形破坏特征;采用FLAC3D模拟研究了不同巷道布置方式、顶煤厚度、巷道高宽比及侧压系数等条件下大断面软弱破碎围岩煤巷开挖后围岩变形特征、塑性区演化规律及应力分布特征,为煤巷优化布置、合理支护方案与参数的选取提供了理论依据;针对大断面软弱破碎围岩煤巷变形破坏特征与支护难点,提出了全断面锚网索喷初次支护、高预应力锚索与锚注二次加固组成的"三锚"联合支护技术方案,采用数值模拟分析与相似材料模型试验,验证了该方案的合理性与围岩控制效果,并进行了井下工业性试验。监测结果表明,采用"三锚"联合支护技术,有效地控制了大断面软弱破碎围岩煤巷的大变形与底臌,维持了煤巷围岩与支护结构的稳定及安全。     

浅谈贵州矿区软岩井巷施工及支护途径

在煤矿软岩井巷掘进过程中,井巷围岩维护的主要途径是对井巷进行支护和对围岩破碎岩体进行加固,但在西南矿区软岩围岩条件下,即使对井巷进行加强支护和围岩加固,井巷维护仍然很困难。通过实地调研贵州软岩矿区的支护方式并进行总结,得出贵州矿区软岩井巷通过采用锚杆、锚索、金属网、混凝土及U型钢棚等联合支护途径,井巷在各种煤矿井下活动的扰动下保持其稳定性,有效控制了软岩井巷围岩的变形破坏,保证了矿井的安全生产。     

深部软岩巷道变形特征及支护方式研究

随着采深增加,深部软岩巷道支护困难已成为煤矿安全生产的重大隐患.分析了深部软岩巷道围岩在不同阶段的变形特征,并在此基础上对该类巷道的主要支护方式的效果及特点进行了研究,提出消除该类巷道围岩岩块非连续性变形破坏是保证支护效果良好的关键所在.     

西曲矿12312工作面回采巷道围岩支护优化研究

三软煤层掘进巷道,围岩变形具有变形速度快、持续时间长等特征。12312回风巷原采用锚网索支护方式,受到顶底板以及煤层松软、承载能力差等因素影响,巷道围岩变较大,支护方案难以满足围岩控制需要。为实现巷道围岩有效控制,为此提出综合使用架棚、锚杆索、注浆方式对巷道支护进行优化。在12312回风巷现场应用后,巷道顶底板及巷帮变形得以较好控制,可满足后续掘进以及采面回采需要。