巷道围岩支护的极限自稳平衡拱理论

根据巷道围岩垮落过程的自稳平衡现象,提出了巷道围岩极限自稳平衡拱概念,按照顶板围岩冒落区的拉破坏原则和无拉应力条件,给出了极限自稳平衡拱的椭圆曲线方程。考虑巷道两帮破坏区对顶板稳定性的影响,提出了巷道围岩的极限自稳平衡拱理论,揭示了巷道围岩的控制对象为自稳平衡拱内的岩体。基于巷道"底板-两帮-顶板"相互影响,巷道支护应当按照极限自稳平衡圈进行设计。结合大量的实践总结,提出了巷道支护要重视两帮和底板的原则,为软岩巷道支护理论与实践提供了新的借鉴。     

基于自稳隐形拱理论的高地应力软岩巷道支护

基于自稳隐形拱原理的高地应力软岩巷道支护设计是在围岩具有自承能力的基础上,通过对巷道围岩的应力进行分析,找出拉、压应力的分界线。并得出了极限自稳隐形拱是地下巷道围岩可能失稳的最大区域边界。本文运用FLAC3D数值模拟计算方法对巷道进行了分析研究,验证了自稳隐形拱与极限自稳隐形拱的曲线方程,提出了合理巷道断面+爆破最佳位置+锚网索的支护方案。现场施工监测表明,该设计方案可以有效控制该类围岩的稳定。     

断面形状对巷道围岩稳定性影响的数值分析

利用数值计算方法,研究了断面形状对巷道围岩的稳定性影响。结果表明:断面形状对巷道围岩的稳定性有较大影响。圆弧拱巷道围岩稳定性要远大于矩形巷道。采用失跨比为0.2的圆弧拱巷道代替矩形巷道,可显著改善巷道围岩应力状况,减小巷道围岩变形量,减少围岩塑性屈服区域,大大加强巷道围岩的稳定性。     

深部高应力双巷掘进巷道围岩稳定性及控制

针对内蒙古自治区葫芦素煤矿13号煤层辅助运输巷受高应力围岩影响,巷道变形严重问题,依据摩尔库仑理论,经过数值模拟分析以及现场监测,得到了深部高应力辅助运输巷在作为下一个采区的回风平巷之前受到掘进阶段与上区段采场回采阶段影响下的围岩帮部和围岩内部的应力和位移变化关系。提出了深部高应力巷道断面形状为直墙半圆拱,采用顶板配合弧形钢带+高预紧力锚杆(索、网)+反底拱充填配合混凝土的联合支护方式。现场监测表明,顶板最大下沉量为90mm,最大底鼓量为55 mm,两帮最大内移量为138 mm,表明采用该支护方式后的巷道围岩得到明显改善。该支护技术能够有效控制巷道围岩变形,保护巷道的整体结构,更好的发挥围岩的自承载能力。     

深部巷道开挖加卸荷诱发围岩失稳的模拟研究

为研究深部巷道开挖引起的加卸荷现象及其诱发的围岩失稳,以埋深为1 275m的云南某矿山8#矿体1261中段沿脉巷道为背景,采用FLAC3D软件对巷道的应力场、位移场和塑性破坏区的演化规律进行模拟分析,探究开挖引起的加卸荷情况及其对巷道围岩稳定性的影响。结果表明:开挖结束后,巷道围岩应力重新调整,其帮部、斜底脚以及斜拱顶处加卸荷现象明显;随着开挖的进行,巷道斜底脚处围岩应力逐渐增加,而其余位置的围岩应力逐渐减少。8#矿体有着中等至强烈岩爆倾向,主要危险区域为巷道折角处;巷道围岩位移量:拱顶帮部底板斜拱肩拱肩斜底脚。     

强烈动压影响下锚网支护巷道矿压显现规律研究

为掌握强烈动压影响条件下回采巷道的矿压显现规律,以平朔井工一矿受回采动压影响全煤巷道为研究对象,采用数值模拟、锚杆无损检测、巷道围岩变形观测等方法,分析了动压巷道围岩所处应力环境和应力分布规律,评价了工作面受采动影响巷道全长范围内锚杆受力情况,确定了巷道应力集中区域范围及影响因素,总结了强烈动压锚网支护巷道围岩变形规律。结果表明:中粗砂岩顶板稳定性较好,降低了巷道所在层位应力集中程度,巷道围岩受断层和陷落柱等地质构造影响,约30%的区域锚杆受力大于60 k N,区域内巷道矿压显现较为强烈,工作面回采动压超前影响范围为60 m,动压巷道受影响总长度可达180 m,巷道地质构造等软弱地段在采动影响范围外应适当加强支护,加快工作面推进速度。     

深部软岩巷道等应力承载拱强度理论研究

针对深部软岩巷道难支护的特点,结合围岩应力分布规律以及锚杆锚和锚索的支护特点,提出了深部软岩巷道锚杆锚索等应力承载拱强度理论.该理论是根据巷道所处的应力环境,通过锚索和锚杆的长短搭配,在巷道围岩中形成一个受力更为均匀的承载结构,从而提高围岩的自承能力,以此来维护巷道的稳定.此外,还推导出圆形承载拱的承载能力公式,对深部地应力较为均匀的工程具有一定的参考价值.     

深埋矩形巷道围岩压力拱变化规律研究

为探究深埋矩形巷道围岩压力拱变化规律,基于复变函数理论的保角变换方法,将平面z上深埋矩形巷道轮廓转换为ζ平面上的单位圆,然后通过Matlab软件求解2个解析函数Φ(ζ)和Ψ(ζ),求出了围岩压力计算公式。建立矩形巷道的数值模型,通过将巷道围岩应力数值模拟结果与理论计算结果进行对比,验证了理论计算公式的准确性。在此基础上,根据围岩压力拱的定义,求出矩形巷道压力拱范围,同时研究了侧压力系数、矩形巷道高宽比以及边界力对围岩压力拱的影响。结果表明:当侧压力系数λ由小到大取值0.15,0.30,0.5,1时,其围岩压力拱厚度由小变大;当巷道高宽比a/b由大到小取值6/4,6/6,6/8时,其围岩压力拱厚度由小变大;当竖向应力分别取67.5,135.0072,270.0144kPa时,若围岩未进入塑性,则边界力的取值对巷道压力拱无影响。     

小间距大断面巷道群围岩控制技术研究

为有效控制潘家窑矿小间距大断面巷道围岩变形，基于普氏理论、强帮强角理论、锚杆悬吊理论，以巷道极限平衡拱、附加平衡拱下部围岩压力为主要控制对象，通过巷道帮部、角部支护以抑制极限平衡拱的形成，从而降低巷道顶部、帮部围岩压力。根据潘家窑矿巷道围岩地质力学参数试验结果，分析巷道围岩普氏拱形成过程，确定普氏拱曲线方程，研究开拓巷道顶部、帮部受力状态，计算巷道支护参数。研究结果表明：潘家窑矿开拓巷道附加平衡拱跨度为47.34 m、高度为14.241 m;附加平衡拱附加压力最大值为99.886 kPa;巷道顶部、帮部压力最大值位于主要运输巷，分别为198.608 kPa、74.8343 kPa。因此，提出了巷道顶板、帮部采用锚杆支护，同时巷道角部及帮部采用锚索加强支护的巷道支护方案。现场监测数据证明，支护后巷道整体变形量普遍较小，锚杆(索)受力稳定，围岩结构保持了较好的完整性。     

高应力岩层巷道钻孔爆破卸压技术

为了深入研究深部高应力岩层巷道围岩松动爆破卸压技术,针对高应力巷道围岩受采动影响的变形破坏特点,采用FLAC数值模拟软件对深部动压巷道围岩进行了松动爆破卸压模拟,结果表明在松动区域轴向平行于巷道顶板和帮部时,在距巷道顶板和帮部围岩5 m处进行爆破,可以在巷道周围形成一个松动区域,使巷道围岩浅部应力与深部集中高应力隔离开,达到巷道围岩集中应力向深部转移和改善巷道围岩受力状态的目的.通过工程实践,验证了模拟方案的合理性,并使爆破参数得到了优化.