深部软弱破碎复合顶板煤巷稳定控制技术

针对深部软弱破碎复合顶板矩形断面煤巷易冒顶、大变形、难支护等特点,基于锚杆和锚索支护理论,提出了兼具组合梁和组合拱承载效应的梁-拱锚固承载结构,分析了梁-拱锚固结构的几何特征,揭示了不同锚固参数条件下梁-拱锚固结构的形成过程及演化规律,反映了不同支护形式下煤巷顶板的锚固结构效应。采用FLAC~(3D)模拟研究了4种支护技术方案条件下深部软弱破碎复合顶板煤巷围岩位移与塑性区损伤扩展演化规律,揭示了不同支护技术方案对矩形断面煤巷围岩的控制效果,验证了采用基于梁-拱锚固结构的深部软弱破碎复合顶板矩形断面煤巷支护技术方案的合理性,并进行了井下工业性试验。监测结果表明,采用"梁-拱锚固结构"支护技术方案有效地控制了深部软弱破碎复合顶板煤巷离层与大变形,维持了深部软弱破碎复合顶板煤巷围岩与支护结构的稳定及安全。     

复合顶板煤巷围岩变形数值模拟及支护研究

利用FLAC3D对复合顶板煤巷分别进行无支护和有支护条件的数值模拟。通过对无支护条件下的模拟过程及结果的分析,得出了围岩应力变化规律及巷道变形控制理论,提出了针对复合顶板煤层巷道的锚杆锚索联合支护方案,通过进一步的数值模拟分析,证明该方案具有良好的支护效果。此结果可以为复合顶板煤层巷道支护提供设计依据。     

高应力大断面破碎围岩煤巷二次主动支护技术

采用单一的支护形式难以有效控制围岩的变形。针对此类高应力大断面破碎围岩条件下煤巷围岩变形的特征,提出了二次主动支护技术。在赵固二矿11011工作面回风顺槽的现场工程实践表明,采用二次主动支护技术后,两帮移近量减少了约30%,顶板下沉量减少了约40%,大大缩短了围岩达到稳定所需的时间,支护效果良好。     

司马煤业大断面切眼软弱破碎围岩控制技术

针对潞安化工集团司马煤业有限公司三采区首采1303工作面大断面切眼掘进时围岩变形破坏情况进行分析,提出切眼巷道采用锚杆+锚索+组合构件的群锚支护同时提高锚杆、锚索的预应力支护方案,采用FLAC~(3D)模拟了未支护和支护时围岩塑性区范围,结果表明支护后围岩塑性区明显减小。现场监测结果表明:该支护方案在第37 d后变形速率开始明显变缓,总体趋于平稳,最终两帮和顶底板移近量稳定在448 mm和308 mm。     

泥质顶板大断面煤巷围岩稳定性控制技术

潞安李村煤矿为解决1306大采高工作面运输巷围岩控制难题,分析了软弱顶板破坏机理,确定采用锚杆索联合支护和浅部注浆孔与深部注浆锚索加固技术进行巷道围岩联合控制的方式.在长时间的巷道监测周期内,顶板最大下沉147 mm、两帮最大移近73 mm,深部和浅部离层量均在可控范围内,围岩变形的稳定期较长,整体控制效果良好.为相似...     

大断面切眼软弱破碎围岩锚固机制及控制技术

针对软弱围岩大断面切眼的变形特征,分析了围岩破坏机理,以群锚和高预应力为锚固机制,提出了高强锚杆+锚索+组合构件的支护方案,采用FLAC3D分析了未支护和支护时巷道的塑性区范围和变形量。结果表明支护后巷道围岩塑性区和变形量明显减小,现场检测表明,该支护方案有效地控制了围岩变形,同时验证了方案的可行性。     

大断面破碎硐室围岩蠕变模拟及控制技术

对大断面破碎围岩多次返修巷硐,锚网索支护方式难以有效控制其强流变。结合焦煤公司中马村矿39#泵房多次返修的状况,认为高应力作用下的不稳定强流变岩层,支架受力不均等因素是硐室围岩失稳的主因,提出了主动支护与被动支护联合修复方案：一次锚网索支护,二次封闭刚性支架联合支护,三次围岩注浆加固。采用蠕变数值模拟方法对原支护和返修加固方案进行了分析,结果表明：原方案在360 d时的断面收缩率达到92.2%,顶板最大下沉量达到2792 mm,围岩处在加速蠕变失稳阶段;返修加固方案在1000 d时的顶板最大下沉量仅56.8 mm,围岩处在蠕变稳定阶段;锚索作用在完整岩体范围内,锚杆大部分作用在塑性圈范围内,注浆范围外应力等值线密集,其峰值随时间的延长而增大,且逐渐内移。工业性试验表明：224 d时,硐室表面最大位移为18 mm,变形速率小于0.5 mm/d,修复加固取得了成功。     

极弱胶结地层开拓巷道围岩演化规律与监测分析

针对极弱胶结地层的复杂地质条件,基于岩石力学基本试验及巷道围岩松动圈测试,揭示了极弱胶结地层巷道围岩力学及变形破坏特征;采用FLAC3D 模拟研究了5种巷道开挖后的巷道围岩变形特征及围岩塑性区演化规律,分析了不同埋深和侧压力系数对巷道围岩稳定的影响规律;及时掌握了极弱胶结地层巷道围岩的变形与支护结构受力情况,优化巷道支护设计与指导施工,对巷道围岩收敛变形、工字钢支架受力及混凝土衬砌受力等进行了实时监控量测,监测结果表明,在极弱胶结地层开拓巷道采用工字钢、钢筋网+混凝土衬砌的联合支护方式,有效地控制了巷道围岩的变形和保证了巷道的长期稳定及安全。     

“三软”煤层综采工作面覆岩运移和裂隙演化规律实验研究

针对“三软”煤层综采工作面卸压瓦斯治理问题,采用物理相似模拟和UDEC数值模拟实验研究了工作面受采动影响后采场覆岩运移规律。同时,采用现场仰斜注水钻孔法和高位钻孔瓦斯抽采浓度监测法对实验结果进行验证。结果表明：在相似材料模拟实验中,对观测面刷白后,能更加清晰地观测到裂隙发育情况;相似材料模拟和UDEC模拟结果基本吻合,垮落带和断裂带最大高度分别为12和38 m,则高位钻孔最佳布孔垂距为20~26 m;现场仰斜注水表明垮落带和断裂带最大高度分别为10和39 m;现场高位钻孔瓦斯抽采浓度监测结果表明,1-2和1-3高位钻孔瓦斯抽采浓度最大,其垂距分别为24.4和20.5 m,验证了物理相似模拟和数值模拟实验方法和结果的正确性和科学性。     

含软弱夹层巷道围岩失稳机理及控制技术研究

为解决滇西某铅锌矿在转向深部开采过程中面临的巷道变形失稳加剧与支护结构破坏严重等问题,通过岩石矿物成分分析、地应力测试和松动圈测试分析围岩失稳机理,建立数值模型分析开挖后和现有支护下围岩变形情况。发现研究段属于高应力作用下的急倾斜薄层状破碎岩体,巷道薄弱部位为软弱夹层区域,根据围岩松动圈理论,提出了锚喷+薄弱部位补强+全断面钢拱架主被动联合支护的优化方案,有效控制了围岩变形破坏。研究结果为类似大埋深、高应力、含软弱夹层巷道围岩的稳定性控制提供了借鉴。     

煤巷围岩松动圈规律研究

采用数值计算软件ANSYS，对矩形煤巷的围岩松动圈进行了数值计算，得到矩形煤巷围岩松动圈的形式，发展机理及松动圈的形状，结果表明，短形煤巷由于断面形状和围岩组成结构的关系，其松动圈的形成，发展以及最终形状均与一般巷道明显不同。     

复合顶板动压巷道围岩应力演化和支护技术研究

三交河矿10_^#下煤层顶板为典型复合岩层,从已掘巷道来看,10_^#下煤层巷道顶板成型不佳,容易风化破碎,受采动影响下易出现顶板离层破碎下沉等破坏现象。10-2032巷为复合顶板条件采掘对穿巷道,支护难度较大,在分析地质条件的基础上,通过数值模拟,对10-2032巷与10-201回采面对穿前后的应力状态进行了分析。结合应力演化情况和锚杆支护原理,根据工程类比和数值模拟结果,提出10-2032巷锚杆锚索支护设计。顶板采用长短锚索组合支护,两帮采用单体锚杆搭配W钢护板支护,井下实践证明,与相邻回采面对穿后,2032巷仍能保持较好的支护效果。     

深部巷道围岩变形规律分析

针对深部巷道支护难、围岩变形量大等问题,采用TATW-2000岩石三轴试验机对研究区煤岩物理力学性质进行测试,得到了煤岩物理力学参数,然后采用FLAC^3D数值模拟软件,分析了现有支护状态下巷道围岩的变形规律和巷道竖向、水平位移分布。研究为后期巷道支护参数的优化提供了理论基础。     

深部大断面巷道围岩注浆加固技术研究与应用

针对深部大断面巷道支护成型后服务期间围岩变形比较严重,巷道顶底板和两帮变形量较大等问题,基于莫尔-库仑准则和力学平衡原理,对巷道围岩注浆改性机理及巷道围岩注浆力学模型进行分析;采用FLAC^3D数值模拟方法对比分析了分层掘进、一次见顶见底掘进、注浆加固与未注浆加固,4种交叉支护方法下围岩塑性区、应力场及围岩移近量演化规律。结果表明：注浆加固后巷帮塑性区破坏范围及围岩移近量明显减小,有效控制了巷道围岩变形。定性分析并确定了“分层掘进+滞后高压注浆+强力锚索支护”的矿压控制方案,实际应用结果表明该方法能够有效控制巷道围岩变形,可为深部大断面围岩巷道注浆加固的设计与应用提供借鉴。     

大断面巷道围岩变形机理及支护技术研究

为解决大断面巷道围岩变形量大、巷道支护困难等问题,以曹家滩煤矿122108工作面主运顺槽为背景,采用理论分析和数值模拟相结合的方法,对巷道围岩变形破坏力学机理和掘进过程中的应力场、位移场和塑性区进行分析,总结巷道掘进过程中围岩的变形破坏规律,在此基础上对巷道支护参数进行优化.结果表明:采用"锚杆+锚索+塑钢网+钢筋网"...     

特厚煤层区段煤柱合理宽度研究及巷道支护优化

合理宽度的留设是特厚煤层区段煤柱能否安全高效开采的关键。为了提高资源回采率，以韩家洼煤矿特厚煤层综放开采面为工程背景，对区段煤柱合理留设宽度进行了研究。通过现场观测调研，揭示了巷道在原支护方案下的变形特征和机理，运用稳定核区理论和极限平衡理论对特厚煤层综放面区段煤柱合理宽度进行了计算；并通过FLAC3D软件分别构建了三种区段煤柱宽度方案，从应力演化与塑性区扩展的角度进行数值模拟综合对比分析，从而优化确定合理区段煤柱尺寸为12 m；根据22401工作面的地质和生产条件，以提高煤炭的资源回收率为首要经济需求，以控制围岩变形、位移和裂隙发展为主要工程内涵，以积极主动地保持围岩的整体性为主要技术目标，基于工程类比的方法，采用非对称“锚杆+钢带+钢筋带+锚索”的联合支护技术。该研究成果可为类似条件煤矿区段煤柱留设提供参考和借鉴。