回采巷道底臌力学原理及控制研究新进展

分析了国内外回采巷道底臌力学原理及控制技术方面的研究成果.传统的底臌控制研究均围绕巷道底板进行,难以从根本上解决回采巷道底臌控制问题.通过现场试验及理论分析认为,回采巷道底臌的主要影响因素是工作面超前支承压力,回采巷道底臌主要来自底板破碎岩层的峰后变形,而顶板、两帮的变形对底臌亦产生重要影响,因此,回采巷道的底臌控制与巷道围岩整体稳定性有关,在提高巷道围岩整体稳定性的同时,加固帮、角可较好地控制回采巷道的底臌.参47.     

李子垭矿回采巷道底臌原因分析

本文借助于有限元计算方法,研究了巷道围岩,特别是底板岩层在自重应力及采动影响下的应力分布和破坏情况,找出了李子垭矿回采巷道底臌原因及影响因素,为制定防治回采巷道底臌措施提供了依据,对研究其它矿的巷道底臌问题也具有指导意义。     

深井沿空掘巷底臌机理研究

分析了国内外回采巷道底臌力学原理及控制技术方面的研究成果。传统的底臌控制研究均围绕巷道底板进行,难以从根本上解决回采巷道底臌控制问题。通过现场试验及理论分析认为,回采巷道底臌的主要影响因素是工作面超前支承压力,回采巷道底臌主要来自底板破碎岩层的峰后变形,而顶板、两帮的变形对底臌亦产生重要影响,因此,回采巷道的底臌控制与巷道围岩整体稳定性有关,在提高巷道围岩整体稳定性的同时,加固帮、角可较好地控制回采巷道的底臌。     

加固顶板和两帮控制回采巷道底臌研究

回采巷道围岩是由顶板、两帮和底板共同组成的复合结构体,各部位的岩体强度、应力状态及变形破坏等特性方面的差异显著,尤其受采动影响后,巷道围岩各部位变形发展不均匀性显著,往往造成巷道围岩产生结构性失稳破坏。为提高巷道围岩的结构稳定性,通过理论分析和数值模拟分析了提高顶板和两帮强度对底板岩层稳定性的影响。研究结果表明:加固顶板减小了顶板挠曲位移量,同时可以促使围岩应力向深部围岩转移,降低了底板岩层的应力集中程度,有利于控制底板变形;加固两帮可以提高巷道两帮围岩强度,促使应力向两帮转移,有利于减小发生底鼓的底板岩层宽度和两帮移近量,从而减小底板的挠曲效应和压曲效应。分析结果还表明,加强两帮对于减小底鼓量的效果更为明显。在上述分析的基础上,进行了加固顶板和两帮控制巷道底鼓支护技术的现场工业性试验,试验结果表明加固顶板和两帮可有效地控制巷道底鼓。     

近距离煤层回采巷道底臌机理与防治技术研究

为探究近距离煤层回采巷道底臌机理与防治技术,以回坡底煤矿1021巷为工程背景,通过力学分析、数值模拟等研究方法,对巷道底板应力场、速度场、最大破坏深度进行研究;对底板铝质泥岩建立力学模型,探究影响压曲临界应力的因素,分析线性荷载系数λ与底臌形态的关系;采用试验法对底板岩样的崩解性、膨胀软化特征进行分析.研究结果表明:巷...     

低应力软岩复合顶板大变形煤巷支护技术

 低应力软岩复合顶板煤巷,虽然埋深较浅,围岩自重应力水平不高,但因顶底板岩层岩性及结构的特殊性,巷道围岩具有软岩的特性。以黑沟煤业有限公司主采4-2煤层回采巷道为工程背景,对该地质条件下巷道支护技术进行研究,结果表示,锚杆支护产生的夹持作用可提高巷道浅部围岩完整程度及深部围岩承载能力,缩小浅部围岩的破坏范围;锚索支护能够提高深部围岩与浅部围岩的整体性,减缓围岩的整体沉降运动趋势;金属网与钢带可加强对表面围岩的约束作用,限制破坏区向深部发展和表面围岩的冒落变形,减小顶板岩层的变形;底角锚杆能够促使应力峰值向深部的转移,减轻垂直应力向水平应力的转化程度,控制巷道底臌变形。上述支护方式的综合运用,可实现复合软岩大变形煤巷的有效支护。     

沿空留巷复合底板底臌技术原因与防治对策

复合底板条件下沿空留巷底臌不仅与岩层组成等自然因素有关,还与巷道开挖卸压、工作面超前支护加压、超前支护撤除卸压的反复作用有关。压力的反复作用导致岩体内部裂隙增加,整体发生破坏,进而在巷旁支护高压力作用下底板发生滑移。文中从技术影响与控制的角度出发,提出了＂减少底板反复扰动、弱化巷旁支护传力效果、加强巷旁底板支护＂的防治原则。实测结果表明：在复合底板底臌防治中,将技术原因考虑其中,可以提高防治效果。该研究对同类底板条件下沿空留巷底臌的防治具有一定的借鉴意义。     

底角锚杆控制巷道底臌的数值模拟

随着煤矿开采深度的增加,巷道底臌现象越来越严重。为了寻找一种有效的控制底臌方法,借助数值模拟手段对施加底角锚杆的深部巷道进行受力分析。结果表明:对底板实加底角锚杆后,应力区向巷道深部转移,围岩应力对底板的影响降低,巷道变形量减小。模拟结果及现场应用均证明在条件适合地区,底角锚杆控制技术可以有效控制巷道底臌。     

煤泥岩硐室群区巷道底臌控制机理及应用

煤矿巷道底臌治理一直是巷道支护中重点攻关的难题之一,作为永久巷道的马头门来说,底臌的有效控制尤为重要.针对霍州煤电集团辛置煤矿马头门巷道底臌量达到2 500mm的难题,首先从巷道围岩条件、应力条件、巷道空间位置和支护方式4个方面分析了引起巷道底臌的主要原因;其次,结合现有底板支护技术和马头门巷道底臌破坏的先后顺序和破坏特点,提出了底板治理的反底拱倒"T"型浇筑控制机理,采用反底无铰拱支护结构代替现有传统的底板平底浇筑结构,并分别利用数值计算和力学建模方法对比分析两种支护结构的弯矩承载力和支护效果,验证了无铰拱支护结构在抵抗源于底板地应力的弯矩方面有较大的优势;最后,设计了底板支护的详细支护参数,并制定了在底板治理实践期间的五步施工法,现场施工结果表明本底板治理技术有效控制了马头门底板的变形.     

泥化弱胶结软岩巷道底板变形破坏机理分析

煤矿软岩巷道极易发生变形破坏,底臌量大是其重要的特征.以新上海一号煤矿副井绕道巷道为工程背景,研究了泥化弱胶结软岩巷道底板的变形破坏机理.从现场选取岩样进行室内实验,研究发现围岩具有强度低、胶结程度差、遇水泥化软化、吸水膨胀等特殊的物理力学性质;结合现场监测数据和数值模拟结果,巷道底板变形速度快、持续时间长、总变形量大且不收敛,是以流变和膨胀为主的非线性大变形;底板破坏与变形增加的趋势一致,塑性区发展速度前期快,后期慢,但范围不断扩大;通过机理分析,巷道底板的变形破坏是在水和构造应力耦合作用下的恶性循环的结果,底臌为流动膨胀复合型,治理的关键是治水和加强支护.以上述理论为指导,对巷道支护方案进行了优化,监测数据显示底板变形破坏得到了有效控制.     

大埋深跨采巷道变形机理分析

巷道受采动影响时,应力重新分布,围岩处于卸压状态,导致巷道变形严重。针对这一现象,在华恒煤矿-1000m水平副暗斜井,利用现场实时在线监测数据和数值模拟计算,分析了跨采巷道随采煤工作面推进的变形破坏规律。监测数据表明,巷道变形包括顶板下沉、两帮移近和底鼓,其中底板变形破坏最严重。数值模拟分析得出,跨采后的巷道底板和右帮塑性区范围比跨采前有较大增长;在巷道顶底板处,围岩垂直应力处于卸压状态,水平应力出现应力集中现象。垂直应力的卸压和水平应力的横向作用是造成巷道底鼓的力学原因,底板没有采取支护措施是造成底鼓的直接原因。     

半斜墙拱形煤岩巷道变形破坏试验

矿山巷道埋藏条件和开采环境复杂,为了探讨矿山煤岩巷道在采掘扰动中衍生的各种矿压显现特征,运用相似物理模拟与数值模拟相结合的方法,对半斜墙拱形煤岩巷道的变形破坏特征进行了试验分析。在试验设计中,对巷道模型边界采用了两相不等围压加载模式。结果表明,这种设计方案能够较好的模拟现场,所得数据与实测较吻合;巷道局部应力释放彻底,底臌及右帮变形破坏明显并主要沿软弱岩层的倾向方向发展。     

巷道压曲性底臌的机理与控制

巷道围岩控制是深部资源开采中的关键问题,而要攻克深井软岩巷道支护的难关,就必须首先研究底鼓的机理及其防治措施。巷道底臌有挤压、压曲、膨胀和剪胀等形式,压曲底臌是最常见的一种形式。根据巷道围岩本构关系,建立了压曲底臌力学模型及分析计算简图,根据弹性力学薄板理论,导出了压曲临界载荷计算式。研究表明,临界载荷与厚跨比关系密切。这对于控制底板层状岩体压曲型底臌有一定的参考作用。分析了防治压曲底鼓的有关研究成果,最后介绍了2个防治巷道底鼓的实例。     

松散破碎软岩巷道底鼓控制的试验研究

强烈底鼓是破碎软岩巷道支护的一个重大难题.以牛马司实业有限公司水井头矿-300东大巷底鼓控制的工程试验为例,在测试围岩矿物成分和力学参数的基础上,分析了破碎软岩巷道底鼓的机理,提出了锚网喷注的联合支护方案,并应用数值分析软件对比分析了巷道底鼓的控制效果.工程试验表明,该技术较好的控制了巷道的强烈底鼓,为同类软岩巷道底鼓控制提供了参考.图5,参8.     

极软岩巷道底臌锚注支护控制技术

针对极软岩巷道围岩变形破坏和严重底臌问题,现场通过对巷道围岩进行地应力量测、物理力学性质分析测试、矿物成分分析和节理裂隙调查确定了软岩类型。并针对现场围岩的具体情况,设计了有效的控制极软岩巷道底臌的锚注支护方案,通过使用岩石破裂过程分析(RFEA)系统对支护方案进行了数值模拟,进而确定一次锚网喷支护、二次锚注支护方案能够有效地加固巷道的两帮、顶板以及底角,并抑制底臌的发生,进而提高围岩本身的承载能力,达到治理围岩的目的。通过工程实践证明,此种支护方案是有效并且可行的。