在断层群构造带中掘进巷道围岩稳定机理及控制技术研究

以任楼煤矿含水层上穿过F2断层的中六运输大巷的安全开掘为工程背景,研究含水层上断层区巷道围岩控制技术。在断层岩性组成的基础上,结合水文地质条件分析原岩应力、断层构造应力和含水层水压等多应力场的耦合特征,得到了巷道开挖后围岩变形破坏规律:巷道在断层15m范围内变形破坏严重,相同标高断层上盘围岩破坏范围大于下盘,在含水层上方巷道底鼓量大;进而确定了巷道重点支护区域和加固的关键部位,并提出该类巷道的围岩控制技术:超前注浆、喷锚注分步动态加固为基础支护,再实施关键部位锚索加固和围岩注浆技术。工程实践表明,采用区域化分步动态加固技术,巷道围岩变形得到有效控制,保证了巷道围岩稳定,支护状况达到预期效果。     

近断层采动巷道变形破坏机制与控制技术研究

针对红岭煤矿近断层采动巷道(15141上巷)掘进期间围岩非对称变形破坏与支护结构失效严重等现象,对其变形破坏机制与控制技术进行了数值模拟与工程应用研究。结果表明,断层附近的非对称采动应力场、巷道关键部位的剪切滑移破坏以及煤岩体碎胀变形是造成该类巷道非对称大变形和支护失效的主要原因。利用非对称耦合支护原理和让压锚杆工作原理,提出了该类巷道围岩控制技术,即采用高强让压锚杆、锚索以及注浆加固对关键部位进行加强支护,控制关键部位的剪切滑移破坏、提高其承载能力,减弱围岩关键部位产生的差异性变形,促使支护结构均匀承载,从而实现控制巷道非对称大变形的目的。工程实践表明:采用高强让压锚杆、锚索与注浆加固的非对称支护技术后,巷道变形量与非对称性得到有效控制,巷道围岩稳定性大幅提高。     

巷道过富水断层异常带围岩综合控制技术研究

为了解决过富水断层异常带巷道支护技术难题,以顾北矿过F104富水断层异常带的南翼11-2煤层回风巷为工程背景,通过对工程地质条件的综合分析,提出了以超前高压预注浆固结体置换断层破碎带内泥化岩体为基础,以U36重型U型钢为基本支护,关键部位锚索强化、掘后高压立体注浆加固等相结合的围岩综合控制技术,通过数值模拟及现场工程实践,研究了围岩综合控制技术的支护效果,结果表明,采用该技术过富水断层异常带,不仅可以保证巷道的安全掘进,而且掘后巷道围岩变形也得到了有效控制。     

巷道穿断层破碎带不对称支护技术研究与应用

为了解决穿断层巷道支护技术难题,以穿南屯矿DWF10断层破碎带的西北轨道运输上平巷掘进为工程背景,综合采用数值计算和现场工业性试验的方法研究断层破碎带巷道围岩控制技术与方案。通过分析穿断层巷道围岩变形破坏机理,提出了分步联合支护技术方案,即采用"高预应力锚网支护+U型钢支架支护+喷浆支护"的初次支护和"预应力锚索支护+滞后注浆补强加固"的二次支护,巷道支护效果分析表明围岩变形已基本得到控制,为减少采区巷道断层保护煤柱宽度、提高薄煤层采出率提供了技术保障。     

高应力软岩巷道过断层破碎带支护技术研究

针对软岩的变形特点和破坏规律,提出了高应力软巷道围岩综合支护治理技术路线、分阶段加固技术,U型棚壁后充填注浆、关键部位锚索强化等支护手段。以科学合理的组合形式及实施时机,形成高强度、高刚度的主动承载结构,达到高阻让压、高效能支护的目的,实现断层破碎带巷道围岩变形的有效控制。     

近距离煤层下组煤回采巷道围岩破碎机理及加固技术研究

为解决近距离煤层下组煤回采巷道围岩破碎、支护体失效等问题,以沙坪煤矿为工程背景,采用数值模拟和理论分析相结合的研究方法,分析了近距离上组煤采空区下底板岩层的应力分布规律及下组煤回采巷道变形破坏特征;在此基础上,提出了以注浆加固为主,锚杆支护为辅的深浅孔层次全断面注浆与锚杆联合控制技术,并成功应用于工程实践。工程实践结果表明:所提出的深浅孔注浆与锚杆联合控制技术实现了近距离煤层下组煤回采巷道的全方位加固,试验区域内顶板累计变形量在50mm左右,两帮累计变形量在140mm左右,巷道围岩结构较为完整,无松动破坏,有效地解决了近距离煤层下组煤破碎围岩巷道支护难题。     

深部巷道围岩力学特征及其稳定性控制

通过对深部岩巷开挖后围岩应力演化特征、变形破坏规律的分析,揭示了深井岩巷围岩稳定性控制机理.由此提出了深部巷道锚网索刚柔耦合及围岩整体注浆加固支护技术,即在高强度、高预应力锚杆支护的基础上,适时实施锚索关键部位加强耦合支护及围岩注浆加固和底板超挖锚注回填,并在施工过程中通过反馈信息进行参数优化.工程实践表明,该技术能够较好地控制深部岩巷围岩变形.     

水力致裂和注浆加固综合控制技术研究与应用

基于某矿西翼胶带运输大巷受工作面回采扰动影响变形破坏严重现象,提出了水力压裂和注浆加固的综合控制技术。应用UDEC数值模拟软件模拟分析了水力压裂和注浆对巷道围岩变形、应力分布和塑性区大小的影响,并在现场巷道中进行了工业性试验。研究表明:水力压裂和注浆加固综合控制技术能够有效减少巷道受力和控制围岩变形,缩短巷道稳定时间。研究成果为以后类似条件下巷道支护设计提供了重要依据。     

综放骑跨大巷支护参数优化研究

井东四矿4#煤骑跨9#煤回风大巷,在4#煤综放工作面回采动压影响下,回风大巷部分区域变形破坏严重。通过对巷道围岩破坏机理分析得出,破碎围岩、上部煤层回采动压影响、断层以及支护参数的不合理是导致围岩变形破坏的主要原因;提出注浆锚杆加固围岩、改变支护参数、加固关键部位的组合加固方案,并在现场进行加固试验。试验结果表明:加固方案有效地控制了围岩变形,确保了回风大巷的安全稳定。     

浅埋煤层地质构造带动压巷道支护技术

为解决五虎山煤矿011205回风巷道局部片帮和非对称变形等一系列问题,通过现场实测、理论分析和数值模拟等手段对近断层巷道围岩变形破坏特征、围岩应力分布演化规律等进行了研究,确定了断层保护煤柱的合理宽度和支护参数,提出了巷道断层帮斜拉锚索注浆加固技术。结果表明,采用非对称斜拉锚索支护可以有效地控制巷道围岩的稳定性。     

断层破碎带巷道二次注浆加固技术研究

针对断层破碎带断层落差大、构造应力高、围岩岩性差和导水的特点,从提高巷道围岩强度和支护结构稳定性角度分析该地质状况下控制巷道变形的关键问题,并提出断层破碎带巷道二次注浆加固支护技术,并得到成功应用.     

过断层巷道围岩破坏机制及支护优化

针对某深井煤矿采区泵房及变电所过断层巷道出现的顶板剧烈下沉、两帮内挤严重、底板鼓量大的现象,通过现场调研、数值模拟及现场监测,分析了原有支护方案下过断层巷道围岩变形破坏机制,提出采用高强锚杆+注浆锚索联合支护方案。结果表明:深部高地应力、断层局部应力集中及剪切滑移破坏、支护强度不足等是过断层巷道围岩变形破坏的主因;注浆锚索能够有效控制围岩破碎区范围,联合高强锚杆调动深部围岩形成稳定支撑结构。现场位移监测结果表明,优化支护方案后巷道过断层位置处不连续变形得到了较好的控制,整体变形量大幅度降低,改善了围岩应力水平。     

层次注浆工艺在切顶留巷围岩加固工程的应用

针对沿空切顶卸压留巷巷道受断层影响大变形、无法进行常规支护等问题,对巷道表面位移、顶板离层进行监测,得到巷道围岩破碎后变形规律和围岩结构情况|并根据工程需求研发一种以新型无机注浆材料和注浆工艺为核心的层次注浆技术,对留巷巷道进行注浆加固治理。工程实践结果表明：经过层次注浆加固后,围岩变形得到快速控制,顶板下沉量控制在25mm之内,顶板离层量仅为2mm左右|顶板淋水问题得到解决,围岩裂隙得到有效充填加固,留巷巷道变形进入稳定阶段,能够满足后期使用要求。     

断层带破碎煤巷围岩锚注预强化技术

为解决张集煤矿17246工作面回采断层带破碎煤巷支护困难、变形大等工程问题,将断层带内的破碎围岩视为弱结构体,采用数值模拟和现场实验的方法,模拟浆液在弱结构体内的扩散规律以及锚杆支护压应力的扩散效应,确定出合理的注浆钻孔参数和锚杆支护参数,开展回采巷道局部弱结构体锚注安全控制工程试验,提出锚杆基础支护+注浆加固对试验巷道弱结构煤岩体的预强化工程控制技术。结果表明:1)注浆和锚杆支护可强化浅部弱结构体围岩强度和围压,确定出试验巷道合理的注浆参数为:注浆压力4.0 MPa、注浆时间600 s、黏滞性系数0.14 Pa·s、注浆孔间排距1.8 m×2 m、孔深2.5 m、孔径56 mm;2)注浆前后巷道的变形监测数据表明,注浆和提高围压可显著提高弱结构体的承载能力和抗变形能力,保障了巷道围岩稳定。     

上湾煤矿运输大巷过断层围岩变形破坏特征研究

针对巷道过断层极易产生大变形、支护结构失稳等问题,以上湾煤矿中六运输大巷过断层为工程背景,采用数值模拟和现场实测方法分析巷道过断层中围岩变形特征。结果表明:巷道过断层中围岩以剪切变形为主,在断层前后10 m范围内围岩变形量较大,围岩破坏先后顺序依次为底板、两帮和顶板,上盘影响段巷道底板和帮部围岩为主要控制区域,下盘影响段顶板和帮部围岩为主要控制区域,并提出巷道关键部位密集锚索支护+反底拱全断面锚杆支护的围岩控制技术,围岩最大位移量均小于120 mm,工业试验结果较为理想。     

深部构造应力作用下的巷道稳定控制技术

分析了某矿-850 m二采区轨道下山围岩变形破坏机理,指出围岩在强构造应力作用下的碎胀性和长期流变特性是导致该类巷道变形破坏、难支护的主要原因。提出了高强、高预紧力锚杆支护和注浆加固的控制技术。现场应用表明,-850 m二采区轨道下山采用高强、高预紧力锚杆支护和注浆加固支护方式后,不但可以明显限制围岩的碎胀变形,而且还能有效控制围岩的长期流变,保证巷道的长期稳定。     

煤矿断层破碎带超前长孔预注浆加固技术及应用

煤矿巷道穿越断层破碎带时，常发生顶板剧烈来压、强烈底鼓、帮部收敛等变形破坏，严重影响安全掘进及巷道正常使用。断层破碎带内的巷道围岩稳定性受构造应力、断层水、围岩强度与完整性等多种因素的影响。以淮南矿区顾桂井田-695 m南翼轨道大巷穿越F104-1断层破碎带为工程背景，在围岩力学特征测试、物化分析的基础上，结合类似地质条件下的相关工程经验，提出以超前长孔注浆预加固、U型钢支架、锚杆、全长锚固注浆锚索为核心的成套技术体系，研究了高应力、围岩破碎软弱等不良地质条件下巷道围岩加固支护方法。     

深井返修巷道动态支护技术研究

为了更好地解决深井高应力、破碎围岩巷道反复返修问题,基于巷道工程环境和变形破坏特征,提出了高强锚网喷支护配合锚索补强,适时采用注浆锚杆浅部注浆和注浆锚索深部注浆加固的动态支护方案,并给出了详细的技术参数。工业性试验表明,该支护方式能够限制巷道围岩的持续变形,提高围岩的整体性和承载能力,保证巷道围岩和支护结构长时间内的稳定。     

超前管棚注浆支护技术在极复杂断层带中的应用

基于煤矿巷道采用超前管棚注浆支护技术顺利通过复杂断层带的实际案例,研究了巷道通过极复杂断层带面临的破碎围岩变形控制问题.通过计算确定了超前管棚注浆支护的设计参数,采用数值计算手段分析了过断层区域不同支护条件下的围岩应力和巷道变形情况,并针对施工后的管棚支护巷道变形量进行了现场实测,总结了超前管棚注浆支护技术在巷道通过复杂断层带的成功经验.实践证明:超前管棚注浆支护技术提高了围岩的完整性及整体承载能力,能够形成较强的预支护体系,可应用于复杂断层带的破碎围岩变形控制,但需辅以物探手段提高注浆质量、加强监测才能保障巷道顺利通过复杂断层带,本文经验可对类似工程的设计和施工提供借鉴.     

深部巷道围岩稳定性控制技术

针对深部巷道开挖后易失稳、难维护等特点，基于巷道基本地质概况，分析了围岩控制技术路线，主要包括提高围岩强度和减小围岩应力，研究了“四高”锚杆支护技术、锚架联合加固技术、注浆加固技术等围岩稳定性控制技术，并结合巷道围岩分级类别进行了巷道支护。研究为类似工程条件下巷道支护提供了借鉴。