近距离煤层巷道锚杆锚索联合支护参数数值模拟研究

基于甘庄煤矿近距离煤层巷道锚杆锚索联合支护参数设计,从近距离煤层巷道围岩实际及本矿巷道支护现状出发,采用MIDAS/GTS数值模拟,分析了近距离煤层巷道围岩位移、应力分布及破坏范围;研究了不同因素对巷道围岩变形与破坏的影响,设计得出合理的支护参数,进而提高锚杆锚索联合支护参数设计的科学合理性及实用可靠性,进一步发挥锚杆支护技术的潜力,为近距离煤层巷道支护提供理论依据及技术支持。     

大跨度含夹层软岩巷道支护技术研究

以屯兰煤矿12501工作面回采巷道为工程背景,运用实验室试验、现场实测及数值模拟的方法,研究了巷道顶板岩性及掘巷期间围岩变形规律,并对比分析"锚杆+锚索"和"锚杆+长锚杆"支护条件下巷道围岩应力场及塑性区的特点.研究结果表明:大跨度含夹层软岩巷道顶板岩层岩性和强度较弱,巷道围岩在掘进期间顶底板变形量明显大于两帮移近量,"锚杆+长锚杆"联合支护可以取得明显的维护效果.     

深部软岩大变形巷道锚注一体化支护技术及应用

为了研究深部软岩巷道变形机制及相应的控制对策,以金川煤矿8202工作面回风顺槽为研究对象,针对深部软弱破碎岩层条件下的巷道围岩控制问题,采用室内试验和现场实测与理论研究相结合的方法,揭示了裂隙发育岩体巷道及典型支护结构体的变形破坏机制,分析了巷道围岩裂隙发育,易吸水膨胀,锚杆支护潜力未有效发挥等造成巷道围岩变形破坏的因素。基于现场围岩支护体系受力与变形数据分析,并通过FLAC~(3D)数值模拟软件,对比分析不同支护方式下围岩变形破坏特征。提出了浅部注浆支护封堵围岩裂隙、锚杆锚索支护配合锚索梁形成多层组合拱的联合支护方式。确定了对巷道围岩破碎严重区段进行注浆,锚杆长度3 m,锚索长度9 m,挂梁锚索长度6 m,锚索梁长度3.8 m,采用11#工字钢,全断面采用W钢带及金属网护表的主要支护参数。结果表明:新方案实施后,巷道表面位移较原方案平均降低72.8%,顶板下沉量大幅度减小,该技术能够有效控制围岩大变形,维护巷道长期稳定。     

曲江煤矿深部岩巷破坏机理及锚索合理支护时间的确定

以曲江煤矿为例,针对煤矿深部大巷围岩大变形的支护难题,通过理论分析、实验室实验、数值计算、现场调查及监测等方法,对大巷围岩破坏机理及合理的锚索二次支护时间进行研究.研究表明,高应力作用下巷道围岩蠕变、支护方式的不合理等因素是造成大巷围岩大变形的主要原因,但通过顶底角锚杆、锚索的作用可以在很大程度上改善围岩的应力状态,特别是减少两帮对底板的应力传递作用;巷道开挖进行锚网喷支护1个月后进行锚索等二次支护较为适宜.     

松软复合顶板巷道锚固技术数值模拟

为解决镇城底矿22409工作面尾巷支护问题,应用RFPA~(2D)软件对松软复合顶板条件下煤体-煤体巷道和煤体-煤柱巷道在不同支护方案时围岩的变形破坏特征和支护效果进行了数值模拟研究。结果表明:松软复合顶板条件下,煤体-煤柱类型巷道相对于煤体-煤体类型巷道来说,围岩变形破坏严重,且支护难度大,应加大支护强度。该成果为确定和优化锚杆-锚索支护主要参数提供了依据。     

软岩巷道"三锚"支护过程对巷道围岩稳定性影响

通过数值模拟和正交试验确定锚索、锚注、复喷的相关参数和最佳的支护工艺过程即：开挖→初次喷射混凝土→锚杆→锚索→复喷→锚注;运用FLAC模拟了软岩巷道逐步开挖和支护的过程,分析了不同的支护工艺过程下巷道围岩应力和位移的变化,进一步论证了最佳的支护工艺过程能有效的控制围岩的变形。这些为软岩巷道的支护工艺过程设计提供了理论参考,同时对于复杂条件下巷道支护的技术实践,具有重要的指导作用。     

白庄煤矿沿空留巷数值模拟研究

应用UDEC软件模拟了沿空留巷巷道在锚杆、锚杆锚索、锚杆锚索加巷旁充填体等不同支护条件下的巷道变形破坏规律,以及侧向支承压力分布范围和大小,通过对比模拟结果可以看出：对于5 m厚的坚硬顶板,采用锚杆支护与锚杆、锚索支护均能有效支护巷道,效果相差不大;巷旁充填体强度达到10 MPa时,能够明显控制采空区侧顶板下沉量。     

煤层巷道锚杆支护稳定性数值模拟研究

锚杆支护的作用在于加大巷道围岩的围压，从而提高围岩的强度而保持其稳定性。我国大多数矿井进行锚杆支护设计多以经验方法为主，具有一定的局限性，很难满足生产上的要求。本文采用FEM和BEM耦合算法，对木城润煤矿540203工作面顺槽、切巷和 570二石门三槽煤巷、切巷两种条件下锚杆支护试验巷道的围岩应力、变形及破坏规律进行的数值模拟研究，分析了锚杆支护巷道应力变化及可能发生的力学效应，为合理进行锚杆支护设计提供了依据。     

考虑支护作用影响的煤岩巷道变形非线性分析

根据非线性动力学理论,利用FLAC3D数值软件,建立三维计算模型,对锚网锚杆、U型钢支护和吸能支护条件下的煤岩巷道冲击变形规律进行数值模拟,再现深埋巷道变形破坏过程,研究不同支护作用对巷道变形动力响应的影响。数值计算结果说明,锚网锚杆(主动支护)对提高围岩体强度作用明显,但在冲击载荷作用下巷道围岩应力大,变形量也大,破坏程度严重;U型钢支护(被动支护)可有效提高巷道支护强度,冲击作用后同样表现出抵抗能力较差,巷道整体变形较大;吸能支护对于抗缓冲和吸收冲击能作用明显,表现为冲击应力大幅度降低,巷道变形量减小,整体稳定性显著提高。     

新汶某煤矿深部开采过渡区巷道支护技术与实践

新汶某煤矿深部开采过渡区-550 m巷道在高应力作用下围岩变形加剧,原"锚网+喷浆"支护形式下,巷道出现明显的底鼓变形。本文应用FLAC~(3D)数值分析软件,对该矿-550 m水平巷道"注浆+锚喷网+锚索+底角锚杆"的支护形式与原支护形式进行对比分析。分析结果表明:新支护形式下,顶底板移近量由102.7 mm减小到29.8 mm,塑性区分布范围也大大缩减。现场巷道围岩变形监测数据证明了该支护形式对深部开采过渡区巷道围岩变形具有较好的控制效果。     

三软煤层巷道锚网喷联合支护的数值模拟

通过数值模拟软件FLAC3D对梁家煤矿三软煤层4105工作面巷道锚网喷联合支护效果进行数值模拟,分析了联合支护后围岩位移应力分布和混凝土喷层及锚杆的力学特性.研究结果表明,三软煤层巷道锚网喷联合支护,有效地改善了围岩的应力状态,降低了顶板与两帮收敛速度与位移,但巷道底鼓较为明显,两帮锚杆承载明显大于顶板锚杆,底角锚杆最大,应确保底角锚杆的锚固效果,以限制底板和两帮的变形.锚网喷联合支护适应三软煤层变形特征,维持了巷道围岩稳定,满足梁家煤矿安全生产需要.     

接长锚杆技术在复杂困难巷道中的应用研究

在煤矿巷道支护中,锚杆锚索支护是最常见的支护构件,然而由于锚索延伸率过低,通常在巷道围岩产生离层时破断失效,有的直接整根锚索脱落,导致巷道支护强度降低,极易发生冒顶事故,特别是在地质条件相对复杂的巷道更为突出。文中以接长锚杆代替锚索为研究内容,通过理论分析和现场实测等方法,从巷道冒顶机理的角度分析接长锚杆和锚索的各自优缺点,进而阐述接长锚杆的优越性能。结果表明:接长锚杆的力学性与锚索对比有很大优势,能够较好地与煤岩体形成统一的承载结构,其自身长度远大于理论计算的巷道冒顶高度,且允许围岩发生较大变形,有利于巷道围岩形成楔形拱,增加了围岩的自承能力;节约钻孔和安装时间,从而提高巷道的掘进速度,进而节约巷道支护成本。     

复合顶板回采巷道梯次支护技术研究

根据车集煤矿2609工作面巷道深复合顶板支护的难题,采用FLAC数值模拟软件对锚杆、锚索进行了研究。将原有方案与优化方案进行对比,结果表明采用梯次支护方案后,围岩变形得到显著控制,并在工程实践中取得较好经济效益。     

深埋软岩巷道高预应力恒阻耦合支护技术及其应用

针对深埋软岩巷道揭煤段掘进过程中围岩变形控制的问题,以石垭口煤矿1790回风石门为背景开展研究。首先,依据现场工程地质调查与实测结果分析了巷道揭煤段变形破坏特征;其次,采用理论分析与数值模拟等综合研究手段,揭示了深埋软岩巷道揭煤段大变形破坏机理;第三,基于开挖补偿力学效应和NPR(negative Poisson’s ratio)长、短锚索耦合控制机理,提出了以NPR长、短锚索为核心的高预应力恒阻耦合控制技术;最后,通过数值模拟的手段验证了该方案的合理性。研究结果表明：巷道存在围岩变形严重、支护结构破断失效和巷道维护成本高等特征;巷道失稳破坏的根源在于围岩强度低且破碎严重、原支护结构不耦合以及支护强度不足;本文提出全断面“NPR长、短锚索+底角注浆锚杆+反底拱”的控制方案与参数。现场工业性试验中,NPR支护段较普通支护段围岩变形减小300～500 mm,NPR锚索受力最终稳定为340 kN左右。高预应力恒阻耦合支护方案可有效控制深埋软岩巷道揭煤段围岩大变形,为揭煤段围岩安全稳定控制提供了新支护手段。     

软岩巷道支护优化设计与模拟分析

基于云南观音山煤矿已有的煤层地质条件,针对位于泥质松软岩层中的二井+1100m水平运输大巷破坏严重,原软岩巷道支护设计不能满足使用要求,重新优化了支护参数,并进行模拟分析。采用数值模拟软件FLAC3D,建立了原支护巷道工程地质力学模型,分析巷道变形破坏过程中的应力分布情况,巷道周围形成"两侧"应力集中,常常造成巷道两边剪坏,无锚索支护时,巷道拱顶应力集中程度较高。根据结果重新进行了锚网索支护参数设计,并进行了对比分析。结果表明:增加了锚网索支护后,剪应力分布较为均匀,使巷道深部岩体也承担了浅部围岩的支护荷载,从而减小了巷道的变形量,通过锚索的作用,调动了巷道深部围岩的强度,从到了对巷道浅部围岩的支护效果。     

高应力软岩巷道支护有限差分法

针对鸡西市荣华煤矿东主运输巷道软岩支护问题,结合X射线衍射分析结果和巷道变形监测结果,采用有限差分法,分析荣华煤矿巷道在不同的支护形式下的应力场分布及塑性区体积,优化筛选出较为合理的支护方式.计算结果表明,采用预应力全锚索支护技术可以有效地将围岩应力转移到岩层深部,降低喷层单元的切向应力.锚索与周围岩体相互作用,起到"组合梁"与"组合拱"作用,使得围岩塑性区体积与巷道底板位移量明显减小.     

大断面采动影响煤巷锚索槽钢梁桁架非对称围岩加固技术

为有效控制大断面采动影响煤巷围岩变形和实现支护结构体在围岩控制过程中的持续稳定,提出了锚索槽钢梁桁架非对称支护技术。首先,基于王家岭煤矿20103工作面运输巷地质条件,建立了锚索槽钢梁桁架非对称支护结构力学模型,掌握了非对称支护顶板弯矩分布规律,得到了顶板弯矩减小最大区域距窄煤柱帮2.4 m处。其次,采用数值模拟分析方法对锚索槽钢梁桁架非对称支护参数进行了优化,确定了桁架偏心距为500 mm,锚索长度为8 m,桁架跨距为1.5m等关键参数。最后,在20103工作面运输巷开展了工业性试验分析,工程应用效果表明,在锚索槽钢梁桁架非对称加固下,巷道围岩变形对采动影响的敏感性减弱,巷道围岩变形量较小,保障了20103工作面高强度安全高效回采。     

深井岩巷破坏机理与支护优化研究

岩巷的稳定性评价与支护设计对深井岩巷掘进和维护十分重要。为了开展深埋煤矿岩石巷道围岩稳定性分析和锚网支护参数优化分析,以文家坡煤矿深埋一号辅助运输大巷为工程背景,采用多种监测手段完成了岩巷变形特征的实测分析,然后运用数值模拟的方式从巷道围岩塑性区发展规律和围岩应力变化特性两方面分析了巷道围岩变形破坏机理,最后根据现场监测和模拟结果优化了该巷道的支护方案,并进行了模拟验证。结果表明:随着巷道不断地向前掘进,巷道两帮围岩塑性区厚度先增大直到逐渐稳定,自重引起的水平应力使巷帮向巷道内收敛,顶板产生剪切破坏,两帮产生劈裂破坏;原支护方案作用下巷道围岩变形量非常小,锚杆(索)支护方案过于保守。将帮部锚杆长度由2.7 m优化到2.3 m后,在其他支护参数保持不变的情况下支护可以满足巷道稳定性的要求。     

深部高地压巷道锚杆和锚索支护参数的优化

为改善煤炭开采因深度增加而导致巷道支护困难的问题,在对唐口煤矿千米矿井轨道运输大巷顶板现场钻孔探测分析的基础上,通过对巷道工程地质条件的综合分析和工程地质力学评估,研究巷道的变形破坏机制和巷道围岩与锚杆、锚索的相互作用机理,有针对性地设计锚杆、锚索的联合支护方案,现场测试结果表明,该支护方案取得了良好的支护效果,为有效...     

深部倾斜岩层巷道变形特征模拟与控制技术

对深部倾斜岩层巷道存在的变形不对称和采用对称支护方式不能有效控制围岩变形的问题,在巷道围岩受力分析的基础上,结合曲江煤矿工程实践运用离散有限元模拟软件UDEC建立深部倾斜岩层巷道受力模型,对模型进行掘巷后不支护和采用传统方式支护的数值模拟.根据现场变形和模拟结果,提出采用非对称强化支护结合全断面锚索支护扩大围岩应力承载圈来保证巷道稳定,并对改进后支护方案进行数值模拟,数值模拟和现场工程实践均表明改进后支护方案能够有效地减小巷道围岩变形.