渗水泥化巷道锚杆支护围岩稳定性控制研究

渗水泥化巷道锚杆支护可靠性差,导致此类巷道冒顶事故频发。通过典型岩样崩解和风化实验、渗水泥质巷道变形规律及锚杆锚固性能实测开展研究。结果表明:煤系地层含有黏土类矿物,使得巷道围岩遇水崩解,发生泥化现象,且风化脆裂,导致自身承载力急剧降低;渗水泥质巷道围岩变形破坏具有明显阶段性,演绎"减速变形-弱泥化-加速变形-强泥化-失稳"全过程,有效控制泥化进程是该类巷道稳定性控制的关键;提出了渗水泥化巷道围岩的控制技术,即新型"三高"锚杆强化控制技术和滞后注浆加固技术,给出巷道掘进后10~30 d最佳注浆时机,开展了典型的工程实践,取得了良好控制效果。     

高承压水致采动软岩巷道失稳机理及控制技术

结合朱仙庄煤矿Ⅱ水平第二部带式输送机大巷变形破坏特征,通过实验室实验、数值计算与现场试验相结合的方法,分析了泥岩组分及微观结构,水作用下泥岩水化及强度弱化规律及承压水作用下巷道围岩变形破坏规律,得出:泥岩中蒙脱石型黏土矿物比例高达76%,微观结构中存在大量孔隙;伴随蒙脱石分子结构的改变,泥岩微观结构发生破坏,宏观上表现为泥化流变失稳;承压水对泥岩稳定残余强度的弱化程度最高达50%;高承压水致采动软岩巷道的失稳机理为围岩由"裂隙—渗流—泥化—闭合"到再次"裂隙—渗流—泥化—闭合",围岩强度弱化发生泥化破坏致使巷道失稳。提出了强韧封层加固联合支护技术,该矿采用后有效地封堵了承压水的渗流通道,围岩控制效果明显。     

软弱膨胀性岩层巷道变形分析及修复技术研究

针对清水营煤矿主斜井的变形情况,结合原有巷道支护形式、所处层位地质情况、围岩变形周期等综合分析,通过对32#工字钢的屈服强度、膨胀性围岩应力场及变形量、巷道围岩遇水膨胀扩容导致原支护结构变形失稳的演化特征进行分析,指出巷道变形主要是围岩吸水膨胀扩容产生的压力所致,并得出了巷道围岩变形产生的扩容压力为59 MPa,巷道围岩软化、泥化深度为440mm,提出"一巷多策,分段支护,有限让压,全断面封闭抗压"的控制膨胀性泥岩巷道的基本思路,有效控制了巷道围岩变形,取得了良好的支护效果。     

软弱泥化巷道破坏机理及修复控制技术研究

化乐煤矿1#轨道石门为软岩巷道,巷道开掘后变形破坏严重。通过现场调研、理论分析、巷道围岩组分分析、围岩结构探测,确定底板无支护、围岩遇水软化及原支护强度低是造成巷道失稳破坏的主要原因。针对软弱泥化巷道变形破坏特征,设计采用U29型钢支架+锚网喷+底板锚索+注浆联合支护方式控制围岩变形。对该方案进行现场工业性试验,并进行围岩变形监测。结果表明,石门变形得到有效控制,巷道满足安全生产要求。     

泥化软岩巷道全断面锚注加固技术研究

针对动压泥化软岩巷道围岩软弱破碎、巷道变形量大、难支护等问题,以贵州某矿水平车场为工程背景,分析了动压作用下泥化软岩巷道变形破坏特征及影响因素,提出了全断面锚注加固支护技术。通过FLAC^3D进行了数值模拟,对比分析了支护效果。在车场巷道进行了工程实践,现场试验表明:实行全断面锚注加固支护技术,有效降低了巷道两帮收缩量、顶底板移近量,避免了巷道的失稳破坏,减小巷道返修工作量。     

动压沿空巷道围岩变形演化规律的物理模拟

为了研究动压沿空巷道在煤柱宽度一定时,不同支护结构形式下围岩的变形破坏演化规律,利用新研制的地下工程综合模拟试验系统和先进的数字图像采集及相关分析技术,对动压沿空巷道在无支护、锚梁网索支护及支架支护3种不同支护形式下的围岩变形破坏与失稳全过程进行了研究.结果表明:实体煤巷在无支护情况下围岩表面位移大致分为加速变形、缓慢变形和二次加速变形三阶段;对于动压沿空巷道,在本工作面回采影响期间,巷道围岩变形远远大于掘进影响期间,锚杆加固范围内的煤体碎胀量主要发生在掘巷期间,而在回采影响期间,巷道周边位移主要是由深部煤体碎胀所引起;强烈采动影响阶段是动压沿空巷道围岩控制的难点,另外,锚梁网索支护较支架支护更适用于围岩变形量较大的动压沿空巷道.     

煤矿动压巷道围岩稳定性协同卸压控制技术研究

煤矿动压巷道围岩的稳定性对矿井安全生产至关重要。为有效控制采动压力影响下的巷道失稳变形,以德通煤矿2201工作面动压巷道为工程背景,对动压巷道破坏现象及围岩应力演化规律等进行分析,结果表明:开采动压周期性叠加使巷道围岩垂直应力集中并呈双峰拱形非对称分布,巷道变形呈抛物线形,应力集中和位移最大区域巷道易失稳。因此,提出以双向聚能预裂爆破切顶卸压和恒阻大变形锚索让压支护为基础的动压巷道协同卸压围岩稳定性控制技术。对动压巷道实施双向聚能预裂爆破切顶卸压后,可有效切断动压传递路径,巷道峰值应力差降低19.6 %;再实施恒阻大变形锚索让压支护继续卸压,巷道断面收缩率由60 % 降至13 %,开采动压对巷道稳定性的影响明显削弱,协同卸压围岩稳定性控制技术应用效果良好,可为类似矿山提供有益指导。     

沿空巷道变形与基本顶断裂位置关系数值模拟

基于通用离散元程序UDEC数值模拟方法,结合试验工作面回风巷的生产地质条件和围岩力学参数,建立和围岩条件相似的数值模拟模型,研究复杂条件下小煤柱动压巷道围岩结构的变形特征,着重探讨基本顶的不同断裂位置对于窄煤柱动压巷道围岩变形的作用,为完善沿空巷道变形理论和小煤柱动压巷道锚注支护参数提供依据。     

沿空留巷巷道围岩变形破坏特征及影响因素研究

为了研究沿空留巷巷道围岩变形破坏特征及影响因素,采用理论研究、数值模拟和现场实测相结合的方法,研究了沿空动压巷道围岩结构分类、沿空动压巷道围岩变形破坏特征以及围岩变形破坏影响因素。研究得出:巷道围岩层位的物理力学性质与护巷煤柱侧开挖空间的差异,把沿空动压巷道分为8个类型;围岩破坏主要集中在岩性较弱的巷道顶板以及护巷煤柱侧;影响巷道稳定性的主要因素有巷道开挖顺序与布置、构造应力、巷道支护、两次动压。研究对沿空动压巷道在采动影响下的围岩控制技术和破坏失稳机理提供了技术支持。     

土城矿深部高应力软岩巷道支护技术研究与应用

针对软岩巷道遇水膨胀泥化、变形量大、锚杆索失效严重等技术难题,以贵州盘江矿区土城矿131运煤上山为工程背景,通过数值模拟及工业性试验等方法,揭示了围岩变形特征以及巷道失稳破坏原因,设计了"锚杆(索)+灌浆+双U型钢"的联合支护方案。通过FLAC3D数值模拟软件对设计方案进行模拟分析,验证了方案合理性。最后,该联合支护成功运用于土城矿,现场监测结果表明:巷道最大变形收敛率为10.21%,较巷道修复前55%的变形收敛率,有效地控制了软岩巷道的收敛变形。研究与应用结果可为类似复杂条件下的高应力大变形软岩巷道控制提供借鉴。