屯兰矿软岩巷道锚网索联合支护技术研究

屯兰煤矿12501工作面运输巷道为软岩巷道,为解决巷道变形量大的支护难题,依据巷道地质条件及巷道布置情况,考虑软岩巷道围岩变形的特殊性,提出了锚网索联合支护方案,运用FLAC3D数值软件对该方案进行了模拟分析,并对试验段巷道进行了矿压观测。研究结果表明,采用锚网索联合支护的12501工作面运输巷道顶底板最大位移量为31mm,两帮最大位移量为43mm,巷道稳定后顶底板及两帮移近速度均低于0.5mm/d,巷道顶板位移主要发生在浅部,2.5m以外的围岩位移很小,证明锚网索联合支护可以有效控制软岩巷道围岩变形,保持巷道围岩稳定。     

斜沟煤矿软岩巷道支护技术试验研究

针对斜沟煤矿深部区域软岩巷道应力高、围岩破碎、巷道变形大及支护困难等现状,以18209皮带巷为试验对象,现场实测发现18209皮带巷破坏的主要特征是巷道变形速度快且破坏严重,顶板变形严重且有大量坠袋产生,巷道底臌凸起明显,变形破坏大,屈服破断了支护构件;依据深部区域高应力软岩巷道的支护机理,优化设计18209皮带巷的支护方案,即利用"高强度锚(索)喷网结合U型钢可缩支架及壁后充填"技术;同时借助ANSYS数值模拟软件对比分析原支护方案和优化后方案的支护效果,并开展现场试验实测18209皮带巷支护效果。研究结果证明,优化后的支护方案能够有效抑制18209皮带巷的变形,皮带巷顶板最大下沉量是588 mm,两帮最大移近量是211 mm,未发生冒顶、片帮事故,皮带巷围岩承载能力得到显著提高,支护效果得到明显改善。     

二次扰动下大变形煤巷复合支护技术优化研究

为有效治理王坡煤矿生产过程中工作面巷道变形带来的安全隐患,选取王坡煤矿3209工作面回风巷为研究对象,采用现场调研、理论分析和现场监测相结合的方法对巷道支护技术方案进行优化研究,分析了3209工作面回风巷矿压显现剧烈、围岩变形大的诱因,提出高压注浆配合强力锚索支护的复合支护技术方案,通过现场应用对支护效果进行检验。结果表明:优化支护巷道围岩整体完整,破碎离层区较小;优化支护巷道两帮相对移近最大值为54mm,优化支护顶板最大离层量为19mm,优化后的围岩变形与顶板下沉距离较小,有效控制巷道变形,优化支护技术方案护巷效果显著。     

大断面煤巷破碎围岩支护技术研究

针对王坡煤矿3208工作面运输巷道断面大、围岩破碎、支护困难等问题,通过围岩破坏机理分析、围岩强度观测及支护方案数值模拟,对巷道支护方案进行优化设计。研究结果表明,3208工作面运输巷围岩存在大量裂隙、离层,煤体完整性差、易破碎,根据锚杆支护理论和数值模拟结果,采用"高预紧力锚杆+锚索"支护方案,可以发挥支护构件的主动支护作用,现场应用效果表明:顶板和两帮最大移近量分别为14mm和23mm,为巷道高度和宽度的0. 4%和0. 41%,有效控制了巷道变形。     

深部高应力软岩巷道变形特征及支护技术研究

以贵州土城煤矿141713运输巷为工程背景，针对该矿运输巷深部高应力软岩难支护问题，通过现场调研该巷道破坏特征、实验室用多功能粉末X射线衍射仪分析围岩成分，分析总结该巷道破坏机理，得出围岩强度低、黏土矿物占比大、支护方式不合理、采动影响、高应力和围岩渗水是该巷道变形破坏的主要原因。针对巷道破坏特征和机理提出“锚杆/索+钢筋网+注浆+U型钢棚”联合支护方案，并通过理论分析、数值模拟分析和现场实测验证。通过数值模拟支护后，巷道顶板最大下沉量和巷道最大底鼓量分别从160mm和60mm减小至45mm和40mm|巷道两帮最大移进量从60mm减小至14mm|最大主应力由24MPa增加到28MPa。现场监测结果表明，支护后巷道断面最大收敛率为9.87%，巷道围岩变形量在可控范围内，支护效果明显。     

云冈煤矿破碎软弱围岩支护技术研究

针对云冈煤矿深部区域软岩巷道应力高、围岩破碎、巷道变形大及支护困难等现状,以5615巷为试验对象,依据深部区域高应力软岩巷道的支护机理,优化设计5615巷的支护方案,即利用"高强度锚(索)喷网结合U型钢可缩支架及壁后充填"技术;同时借助ANSYS数值模拟软件对比分析原支护方案和优化后方案的支护效果。研究结果证明:5615巷顶板最大下沉量是592 mm,两帮最大移近量是216 mm,优化后的支护方案能够有效抑制5615巷的变形,围岩承载能力得到显著提高,支护效果得到明显改善。     

破碎厚泥岩顶板煤巷变形力学机制及控制技术

针对某矿厚松软破碎泥岩顶板运输巷变形大、支护构件大面积失效、持续变形剧烈的工程难题,通过对巷道变形破坏特征及变形力学机制进行分析,确定了巷道围岩类型为膨胀-裂隙节理化软岩;在原支护方案的基础上,提出了长锚索+锚网喷(方案1)和长短锚索多级控顶+锚网喷(方案2)2种优化方案,并采用FLAC3D软件数值模拟了2种优化方案的支护效果;工程实践表明:在采用长短锚索多级控顶+锚网喷耦合支护方案后,顶板最大下沉量为96.87 mm,两帮移近量为111.1 mm,底鼓量为112.7 mm,分别为原支护方案的22.4%、17.63%、32.18%,改善了巷道围岩受力状态,有效控制了巷道有害变形。     

冲击高应力膨胀破碎软岩大变形巷道控制机理研究北大核心

针对义马煤业某煤矿21220工作面深部冲击高应力软岩巷道大变形的支护问题,采用FLAC3D有限元方法对21220工作面进行了模拟。模拟了巷道的破坏形态,揭示了巷道的变形、应力和裂纹扩展特征。理论分析了软岩巷道塑性区,软岩具有明显的膨胀潜力,当地应力单独作用时,现场需要的支护强度不太大,采用联合支护方式即可满足这一要求;当岩石的膨胀释能释放时,巷道会发生明显的变形,且变形是永久性的。提出了“喷-锚-注-喷-壳”支护方案,现场试验表明:顶板沉降量为70~80 mm,巷帮变化量为160~180 mm,底鼓收敛量为70~80 mm;改进后的支护体系有效地控制了围岩的大变形。     

考虑采空区压实效应的矩形巷道支护设计研究及应用

为解决73上16工作面运输巷工作期间围岩变形量大难支护等问题,采用理论计算及数值模拟验证73上16工作面运输巷支护设计参数（锚杆长度3.3 m、锚索长度6.2 m）合理性。结果表明：基于巷道松动圈理论,计算出巷道顶板松动圈高度为2.9 m,两帮松动圈范围为2.1 m,锚杆及锚索长度有效穿过松动圈范围;建立了考虑采空区压实效应的数值计算模型,通过数值模拟得出了巷道围岩顶板破坏是逐步发展的过程,未发生完全破坏的细砂岩层不能阻断砂质泥岩的破坏;采用该支护参数后,巷道顶板围岩塑性区破坏面积减少,变形量得到有效控制。经现场实践后,巷道顶板、底板、左帮及右帮最大位移量分别达到69 mm、58 mm、74 mm、78 mm,且巷道在服务期间未出现大变形情况。     

深井软岩巷道双套棚灌浆支护技术研究与应用

为解决深井软岩巷道变形大、支护难的问题,以盘江矿区某矿121213工作面运输上山为工程背景,进行深井软岩巷道变形破坏特征及变形破坏原因的研究,得出结论:高地应力、围岩遇水易膨胀变形及围岩承载能力难以发挥是造成巷道变形失稳的主要原因。针对性地提出了双套棚灌浆支护技术,设计一种"锚杆锚索+灌浆+双U型套棚"的复合支护方案,即在锚杆、锚索支护的基础上,在围岩外部两架U型棚之间进行高压注浆,强化围岩承载结构。现场监测结果表明:采用双套棚灌浆支护后,巷道顶板、两帮及底板平均变形速率分别为0.55,0.43mm/d和0.36mm/d,最大变形量分别为145,115,87mm,巷道变形量在可控范围内,有效地控制了深部软岩巷道收敛变形。     

深埋复合顶板煤巷破坏特征及跨界锚注分级连续化支护技术

为解决深埋复合顶板巷道围岩大变形的问题,以新安煤矿3205工作面材料巷为工程背景,采用现场分析与UDEC数值模拟相结合的手段,分析了复合顶板巷道变形破坏特征及其影响因素,基于巷道顶板厚层锚固原理,提出了跨界锚注分级连续化支护技术方案,通过现场监测和模拟结果验证了新方案的可行性。研究表明：初期支护强度对巷道的维控至关重要,优化后的支护方案有效控制了巷道围岩变形,顶板及两帮变形量分别降低了64%和63%;并且大幅抑制了围岩裂隙发育,最大裂隙深度由9.56 m降低至3.26 m;新支护方案构建了顶板厚层稳固的锚固岩梁结构,可以维持巷道长期稳定承载。     

大断面煤巷软厚顶板失稳机理与支护控制技术

针对311102工作面大断面煤巷软厚顶板突发性冒落失稳的问题,结合现场调研,理论分析等方法,分析顶板失稳机理,确定311102工作面辅助运输巷变形力学机制为ICIIBDIIIBC,其软厚顶板和高围岩应力是巷道失稳的主要原因,另一主要原因是较大的巷道跨度造成巷道中部顶板承受了较大的拉应力。针对该种复合型变形力学机制,提出了采用锚网索带支护方式来进行巷道围岩控制。基于数值模拟,证明了锚网索带支护方式对控制围岩变形与塑性区扩展的较好效果。提出311102工作面辅助运输巷补强支护措施,取得了良好的支护效果,保证了安全生产。     

厚硬顶板回采巷道超前补强锚索协同支护技术研究

针对安阳红岭煤业1505工作面厚硬顶板回采巷道超前支护段超前支架反复支撑造成顶板破碎和顶板下沉量增大等问题,提出采用补打锚索+锚索梁取代超前支架支护的优化技术方案。在现场调研和理论分析的基础上,采用FLAC3D对上巷巷道进行模拟,对优化支护方案后的支承应力和围岩位移进行分析,并进行现场效果考察。结果表明通过补打锚索,锚杆、锚索共同形成深部和浅部应力场的大范围叠加协同控制作用,1505上巷超前支承压力最大值为16 MPa,应力集中系数为1.38,1505上巷巷道两帮移近量为56.5 mm,顶底板移近量为310 mm,巷道未出现大的收缩变形,支护效果较好。现场观测结果证明优化方案支护效果较好。研究结果能为类似条件的巷道超前支护优化提供参考依据。     

大采高工作面运输巷高预应力锚杆支护技术研究

为有效解决2-101工作面运输巷在掘进期间巷道围岩变形量大的问题,通过具体分析锚杆(索)的预应力设计原则,结合工作面的具体地质条件后对巷道合理的支护参数进行数值模拟分析,优化支护方案并进行矿压监测。结果表明,优化支护方案实施后,顶底板的最大移近量为40 mm,两帮最大移近量为38 mm,保障了巷道围岩的稳定。     

大断面泥岩巷道多级控顶让压支护技术

针对大断面厚泥岩巷道出现底鼓、折帮和顶板下沉问题,以文家坡矿4105工作面运输巷为工程背景,采用现场实测、理论分析、数值模拟等方法,分析了该巷道破坏特征,考虑到“一次分区加强管控,二次补强”的支护方法,提出了“多级控顶让压支护技术”,详述了其支护原理,确定了支护参数,并进行了工业性试验。结果表明:最大顶板下沉量为119 mm,底鼓量为148 mm,最大两帮移近量为109 mm,说明该方案对4105运输巷道围岩变形控制效果较好。     

“三软”厚煤层回采巷道锚网索梁联合支护技术

根据"三软"厚煤层回采巷道工程地质条件,采用工程类比法和理论计算法设计了"三软"厚煤层锚网索梁联合支护参数。并对运输巷表面位移及顶板离层位移进行现场监测,结果表明:巷道两帮最大移近量110mm,顶底最大移近量135mm;巷道浅基点最大离层量是8mm,深基点最大离层量是25mm,较好控制了大断面软岩巷道围岩变形及顶板离层,提高了巷道整体稳定性。     

深部综放开采软岩巷道切顶卸压自成巷技术研究

针对鸟山井田深部综放开采软岩巷道支护难度大的难题,阐释了深部岩层非线性的应力应变特征,在综放面采用切顶卸压自成巷技术,同时采用理论分析、数值模拟和工程试验,研究了深部留巷的可行性,将留巷过程分为三个区并提出了针对性控制对策。将该技术在鸟山煤矿11031综放工作面回风巷道进行现场试验,现场监测结果表明：该巷道从掘进开始到回采结束,顶板下沉量表现出切缝侧大于巷中大于实体煤帮的规律,最大下沉量分别为155,128,81 mm,顶板离层量稳定时约119 mm,数值模拟结果表明切缝后顶板最大下沉量为175mm,有效控制了深部软岩巷道围岩变形,各项监测指标良好,验证了针对该综放面深部留巷设计的正确性。     

厚煤层综放工作面煤巷围岩稳定性分类及支护优化研究

为对11602工作面运输巷围岩稳定性进行分类,通过现场钻孔取芯窥视、实验室物理力学实验和理论计算相结合的方式,确定围岩等级类别。根据运输顺槽在原有支护方案下存在的问题,结合围岩分类结果进行支护参数的具体优化;支护方案优化后,对工作面回采期间巷道表面位移进行持续监测,以验证支护优化后的围岩控制效果。结果表明:工作面直接顶K2灰岩质量级别为Ⅱ级;直接顶砂质泥岩质量级别为Ⅲ级;基本顶K_2灰岩质量级别为Ⅱ级,综合确定回采巷道的围岩稳定性为Ⅳ类不稳定围岩;运输顺槽采用优化的支护方案后,巷道掘进期间顶底板变形量最大值为150 mm,两帮的移近量最大值为130 mm,解决了围岩变形量大的问题,保障了回采巷道围岩的稳定。     

高应力软岩巷道断面优化设计及应用研究

针对2105胶带巷车场高应力软岩巷道开口施工期间巷道所受应力大、围岩变形量大、支护困难等问题,通过理论分析、数值模拟、现场实测的研究方法,对开口处巷道断面进行局部优化,提出了开口巷道"小断面开口,大断面掘进"的施工方案。通过分析可知,优化后巷道所受的最高地应力降低30%~50%。工程实践表明,掘进施工过程中,顶板下沉量32 mm,两帮移近量累计43 mm,优化后巷道支护效果良好。     

深井厚煤层巷道掘进支护工艺优化

针对某矿2750工作面回风大巷掘巷变形大,结合矿井地质条件提出了对支护参数进行优化,通过数值模拟,确定优化支护方案较原始支护方案能更加有效地控制浅部围岩变形,并经现场工业性试验和监测,得出掘巷20 d内巷道围岩变形较快,在20 d后围岩变形趋于稳定,其中巷道两帮最大变形量为60 mm,顶板离层变形量为6.2 mm,巷道变形量均处于矿井生产允许变形范围。