超强韧性纤维混凝土在深井巷道支护中的应用

煤矿深井巷道的围岩具有工程软岩特征,支护要求强度高,还要有一定的可缩性,将超强韧性PP纤维混凝土用于深井支护是一种新的选择.介绍了PP-ECC复合水泥基材料的制备技术,通过对纤维掺量、喷层厚度和纤维搅拌工艺等关键参数、工艺进行试验研究,得出了最适合PP纤维掺量为2.0％(体积比).采用适合煤矿窄小巷道的螺旋搅拌机进行了施工.通过工业性试验取得了很好的效果,能满足深井巷道支护需要.结合工程介绍了施工工艺,为这种新支护材料推广与应用提供理论根据.     

改性聚丙烯纤维对混凝土力学性质的影响

采用实验室测试的方法研究改性聚丙烯纤维对混凝土力学性质的影响。主要得到以下结论:①改性聚丙烯(粗)纤维随着纤维掺量(0.4%~0.8%)的增加,混凝土的强度和韧性都得到提高,但是当掺量超过0.8%后,抗折强度反而出现负增长。②改性聚丙烯(粗)纤维的掺量达到0.8%时,纤维混凝土抗折强度是素混凝土的1.304倍;改性聚丙烯(粗)纤维直径比普通聚丙烯单丝增大了10倍以上,弹性模量提高了70%,试验证明纤维在混凝土中起到了微筋材的作用产生有效的增强效果,但纤维掺量不宜过大,过大反而会使强度降低。③混凝土韧性随着纤维掺量(0.4%~1.0%)的增大而增加,当体积掺量达到1.0%时,弯曲韧度指数η_(m30)达到最大,是素混凝土的9.9倍。     

纤维混凝土用于深井大硐室支护的关键技术研究

深井巷道支护困难是采矿界公认的,因为深部围岩在高应力作用下呈现出了工程软岩非线性大变形特点,使深并大硐室支护因支护空间大支护更加困难,对安全生产威胁非常大.针对深井大硐室支护结构高强高韧的要求,提出了将高韧性改性聚丙烯(粗)纤维与高弹模钢纤维混杂掺加到水泥基材料中形成复合水泥基材料,通过喷射在围岩表面形成支护层与锚杆、锚索形成共同支护体的施工方案.结合孔庄煤矿深部大硐室施工的实例,对施工中遇到的纤维的选择、纤维掺量的确定、喷层厚度确定等关键技术进行了论述,为该技术的推广提供技术支持.     

深井高应力巷道围岩强力-分次支护协调控制技术研究

为解决深井高应力巷道围岩变形破坏问题，结合强力支护理论及巷道围岩变形与支护时机关系分析了深井巷道强力-分次支护的力学机制，提出了一次锚网喷、二次全断面锚注配合底板鸟笼锚索相协调的强力-分次支护技术，现场应用实现了深井巷道围岩变形可控。结果表明：随一次强力支护时间延长，深井巷道围岩变形速度先降低后变缓再突然增加，二次支护的最优时机为围岩变形速度变缓阶段。     

喷射纤维混凝土在深井巷道支护中的应用

煤矿深井巷道的支护一直是世界采矿界的难题.介绍了聚丙烯(粗)纤维复合水泥基材料的制备技术.通过对纤维掺量、喷层厚度和纤维搅拌工艺等关键参数、工艺的试验研究,得出了最适聚丙烯(粗)纤维掺量为0.8％(体积比).经过模拟优化确定纤维混凝土喷层厚度为120mm.结合工程实例分析了支护效果,为这种支护材料推广与应用提供理论根据.     

基于FLAC^3D的深部巷道围岩变形数值模拟

应用FLAC^3D对东荣二矿深部巷道围岩变形进行数值模拟,在一定程度上起到理论指导作用,从分析结果可以看出喷锚注支护可以有效地控制围岩变形,改善巷道围岩应力分布,减小巷道位移量,提高围岩强度和自承能力,支护结构长期稳定,能够很好地解决深部破碎巷道围岩变形控制问题。     

基于FLAG3D的深部巷道围岩变形数值模拟

应用FLAC3D对东荣二矿深部巷道围岩变形进行数值模拟,在一定程度上起到理论指导作用,从分析结果可以看出喷锚注支护可以有效地控制围岩变形,改善巷道围岩应力分布,减小巷道位移量,提高围岩强度和自承能力,支护结构长期稳定,能够很好地解决深部破碎巷道围岩变形控制问题.     

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。     

高韧性纤维混凝土在深部软岩巷道支护中的应用

为满足煤矿软岩巷道支护结构高强高韧的要求,改善素混凝土的脆性高韧性差问题,提出了将高韧性合成(粗)纤维与钢纤维混杂掺加到水泥基材料中形成复合水泥基材料,通过喷射工艺使这种复合材料在软岩巷道围岩表面形成一定厚度的喷层与锚杆、锚索等组成联合支护体,完成对软岩巷道支护的方法。通过实验室对选择的混杂合成(粗)纤维混凝土进行力学性能试验,混杂改性合成(粗)纤维增强增韧效果明显。同时对掺入的比例进行了优选。用FLAC有限差分程序计算的设计软件对初选的支护参数进行支护效果模拟验算和对支护参数进行了优化选择,经过3 a试验巷道的观测,素混凝土对比段已经出现开裂和脱落修护过一次,纤维混凝土试验段巷道依然完好,取得了很好的支护效果。     

深井软岩巷道合理支护方案优化研究

为解决深井煤矿软岩巷道支护变形破坏与支护结构失效问题,基于理论分析、试验模拟与围岩松动圈测试等技术手段,提出"锚网喷初次支护、预应力锚索二次支护、二次注浆、底板锚注"分步联合修复技术方案。采用数值模拟方法验证分步联合修复技术方案的合理性。数值模拟结果表明:随着支护强度的提高,围岩的整体强度有所提高,有效地控制了巷道围岩塑性区的损伤扩展和围岩大变形。