南屯煤矿深部沿空巷道耦合支护技术

通过研究,确定了南屯煤矿九采区93|02综放工作面沿空回采巷道围岩为高应力节理化复合型(HJ型)软岩,根据巷道围岩变形力学机制及其转化对策,确定了锚网索耦合支护设计方案,即采用破底板掘进和超前支护优化围岩结构,采用直墙圆拱形巷道断面优化围岩受力状态,锚杆为直径22 mm,长2 500 mm的螺纹钢锚杆,间排距800 mm ×500 mm,配合钢筋网及复合托盘,锚索长度为6 800 mm,排距2 000 mm.工程应用表明,巷道掘进期间围岩基本没有变形,工作面回采期间,顶底板变形量累计456 mm,两帮相对移近量累计518 mm,能够实现深部松软厚煤层沿空巷道围岩稳定性的有效控制,为工作面的安全高效生产创造了条件.     

金川矿山深部巷道围岩松动圈厚度测试与分析

为了分析金川深部巷道底臌形成过程以及支护对巷道稳定性的影响,运用声波单孔探测法,使用水做耦合剂,对巷道围岩松动圈进行测试。根据测出的深度-孔深曲线和各测孔漏水情况得出3个断面松动圈厚度以及围岩破碎程度。研究结果表明:初次支护设计对围岩松动圈有重要影响,巷道开挖支护一段时间后,松动圈厚度趋于稳定,返修后巷道围岩松动圈厚度不会有很大变化。巷道顶板和底角的围岩松动圈比两帮的厚,特别是底角处的松动圈较厚,在巷道两帮传递的集中应力的作用下,易发生破碎与移动,对于巷道围岩稳定性也有较大的影响。因此,使用锚索或者长度大于2.5 m的锚杆支护顶底角,对于延长巷道使用期限、减少返修周期具有重要意义。     

深井软岩硐室群支护技术研究

为解决新河煤矿-980m水平硐室群在掘进及支护过程中的大变形问题，首先通过理论分析，研究了相邻硐室不同开挖顺序对围岩破坏的影响；其次运用FLAC^3D数值模拟软件对相邻硐室群的不同开挖顺序进行模拟，计算得到围岩塑性区最小破坏体积V_P,并得出最优施工方案，在上述研究基础上对已开挖硐室群进行支护设计，提出泵房主体及壁龛前期采用锚网、注浆锚索、喷浆，后期采用钢筋混凝土砌碹的联合支护方式，并对实施该支护方案的硐室群进行支护前后的数值模拟计算，计算结果表明，水泵房主体硐室顶板最大下沉量由927mm下降至30mm,底臌量由1 036mm下降至6mm,主体泵房左帮移近量由1 010mm下降至10.9mm,壁龛掌面移近量由700mm下降至9.9mm,围岩变形得到有效控制.顶底板位移现场监测结果表明，监测断面两帮最大移近量为8mm,顶底板最大移近量为15mm,巷道支护效果良好，能有效控制围岩变形.     

特殊条件下巷道锚索支护结构与参数研究

现场采集五家沟矿5#煤层及顶板煤岩试样,实验室测定其力学参数。运用数值模拟方法,研究简式桁架锚索与单体锚索不同组合结构围岩控制效果,得出厚煤顶块裂煤巷简式桁架锚索关键支护参数。结合工程类比法设计5#煤层辅运大巷简式桁架锚索与单体锚索"交错布置"组合支护方案。实测顶底板相对移近量152 mm、两帮移近量125 mm,围岩控制效果良好。     

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.     

孤岛工作面强烈动压巷道变形控制

为有效解决孤岛工作面巷道支护难题,以常村S6-5轨顺为工程背景,研究该巷道围岩变形破坏的机理,并对锚杆支护进行分析/然后综合注浆加固机理、壁后充填加固技术以及裂隙充填与压密技术等围岩控制手段,提出全长预应力强力锚杆、中空注浆锚杆及强力锚索组合支护方案.研究结果表明,锚杆锚索受力稳定,顶板下沉量控制在52 mm以内,两帮移近量控制在76 mm以内,围岩变形可控,支护方案可完全保证巷道安全使用.     

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。     

高应力巷道钢管混凝土支架支护围岩稳定性分析

针对高应力巷道围岩控制难度大的问题,对鹤壁三矿高应力巷道的钢管混凝土支架支护后的巷道围岩变形破坏情况进行了理论分析和数值模拟.理论计算表明,Φ219×8mm型钢管混凝土支架极限承载能力是2 595.04kN,可提供极限支护反力为1.8MPa.数值模拟结果显示,支护后巷道最大垂向位移172mm,两帮位移82mm,变形量较小,满足巷道围岩控制要求.现场实测发现两帮和顶底板变形均发生在施工后30d内,最大移近量为40mm和60mm;后期变形量无明显增长,巷道围岩保持稳定.     

沿空留巷对于不同顶、底板岩性的原始巷道支护要求

近年来,随着煤矿开采经验的逐渐积累,各种原始巷道支护技术的快速发展.巷道的支护主要体现在空留巷的顶、底板以及图岩控制系统,根据不同的地质结构和顶.底板岩性,通常采用不同的支护技术.目前采用广泛的巷道支护技术是锚杆支护、锚喷支护、锚网喷支护、锚索支护、金属拱形支架支护等.本文,对巷道顶,底板岩性为泥岩时,巷道支护技术及支护要求作简要分析,并对后期维护中应注意的事项作简要介绍.     

大断面煤巷锚网索联合支护安全技术研究

结合某大断面巷道(断面面积34.125m2)的现场工程实际,采用自然平衡拱理论计算围岩塑性区破坏深度,并据此设计锚杆索支护相关技术参数。采用FLAC2D数值模拟和现场工程实测等方法验证支护的合理性和科学性,现场工程实测表明:巷道开掘50m后,巷道变形趋于稳定,顶底板累计变形量为114mm,两帮累计移近量为91mm,满足安全生产需求,巷道稳定性较好。     

厚煤层软煤巷道围岩活动规律及支护数值分析

利用模糊综合评判法对软煤厚煤层全煤巷道围岩稳定性进行预测分类,介绍了分类指标原始数据的预处理方法及其对聚类中心隶属度的确定方法;根据分类结果,通过工程类比确定了锚杆、锚索支护参数;采用FLAC3D软件,针对巷道沿煤层顶板、底板掘进,在锚杆(索)支护条件下,对围岩活动规律进行了分析与对比。结果表明:无论沿顶布置还是沿底布置,巷道两帮底部的变形量均大;当巷道沿煤层顶板布置时,煤底的底鼓突出;当巷道沿煤层底板布置时,巷道煤顶是支护控制的重点。通过顶围岩变形的对比,巷道沿煤层底板布置,加强顶部中间部位和两帮底部的支护是维护巷道围岩稳定的有效措施。     

薄煤层上行开采顶板巷道活动规律及支护

小河嘴煤矿2016(24)工作面为201采区24煤层首采面,24煤层厚度为0.3~0.75 m,厚度不稳定,瓦斯含量高,顶板为坚硬的中粒砂岩,在开采时伴有淋水,工作面顶板管理较为困难,月推进度仅为8~30 m,长期达不到设计产量,针对以上诸多问题,矿对上行开采进行了可行性研究,确定对顶板巷道的采用"锚杆+锚索+金属网+钢筋梯"的组合支护方式进行了支护。实践表明:上行开采顶板巷道活动可分为起始活动区、强烈活动期和活动衰退期;加强支护后两帮移近量明显减少,顶底板移近量减少不明显,说明巷道顶底板变形以底板变形为主,在锚网索联合支护作用下,使巷道顶板压力向巷道两侧深部转移,降低了两帮压力,利于巷道两帮稳定。上行开采顶板巷道不同支护区顶板绝对位移量不大,与煤层下沉量相接近,说明上行开采巷道顶板位移较为准确的反映了顶板覆岩的活动情况。     

断层影响下千米深井巷道围岩破坏机制及控制

为解决深部巷道断层附近围岩变形量大的问题,以山东鑫汇金矿-1 070 m水平石门巷道为研究背景,现场调查发现巷道存在冒顶和片帮等隐患,且巷道断面尺寸在原有支护下2个月后由3.6 m×3.1 m缩减到3.1 m×2.5 m.采取修正后的Hoek Brown准则引入Hoek Brown常数(m1)、岩体地质强度指标(GSI)和扰动因子（D）3个参数,计算后发现临界失稳半径与Hoek Brown常数、地质强度指标和岩石单轴抗压强度呈负相关,与围岩应力和扰动因子呈正相关.在此基础上,通过数值模拟对比了原方案和 “超前管棚注浆支护+锚梁网喷+长锚索+钢支架”联合支护方案的效果,结果表明：巷道顶底板变形量最大分别减小了400和300 mm,底板变形量两帮变形量最大减小了200 mm,检验了支护方案的有效性.方案实施后,现场监测表明,巷道顶底板及两帮的围岩变形量维持在250 mm以内,巷道围岩状况满足工程的需要.     

极松散煤层复合支护技术研究

针对巷道所处煤层松软、埋深大、蠕变变形难以控制的问题,以芦岭煤矿为研究背景,在分析芦岭煤矿巷道原支护变形大的基础上,提出"平顶棚+梁锚注+网布"的复合支护技术.运用ABAQUS软件对新支护形式蠕变前后的应力及位移分布情况进行仿真模拟,给出了巷道顶中、底中和帮部中点的蠕变位移曲线,并与现场监测数据进行了对比分析.结果表明:采用"平顶棚+梁锚注+网布"巷道围岩支护方案,能有效控制围岩的蠕变变形,巷道顶板最大蠕变量仅为4mm,两帮移近量为60mm,底臌蠕变量为174mm,巷道总变形量减小,现场监测结果与数值模拟结果十分吻合且在巷道开挖13 d后变形趋于稳定,满足安全生产的要求,为极松散煤层巷道围岩的加固及支护提供借鉴.     

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.     

牛马司软岩巷道该如何修复？

牛马司矿业有限公司水井头矿-300东大巷布置在5煤底板。埋深550m。揭穿的围岩主要为深灰色砂质泥岩和灰色薄层状粉砂岩。节理裂隙均很发育。该巷道曾采用多种支护方式：砌碹支护、锚网喷支护、工字钢支护、U型钢支护、料石砌墙和钢梁支护。巷道掘出后就剧烈变形，掘进初期每天两帮移近量达到30mm左右，1个月后累计移近量达到500mm以上。而且底鼓严重，从开始掘进到目前已经历了18年，虽多次反复修理，巷道一直未能正常使用，导致整个矿井采掘严重失调。水井头矿西翼已采到-550m水平。东翼-300水平一直无法开采。因此，切实可行的大巷修复方案是水井头矿的当务之急。日前，本刊记者就此问题特意采访了对安全生产问题研究多年的安全技术专家万建新。     

破碎围岩非对称进路巷道支护技术研究与应用

针对倾斜软弱破碎围岩矿体,在采用下向进路分层充填采矿法的基础上,提出"自测预应力让压锚杆+金属网+让压免张拉预应力锚索"联合支护方案对非对称进路巷道两帮围岩进行支护.结合工程实际,应用此联合支护方案于蚕庄金矿,确定出锚杆与锚索各相关参数,并得出采场围岩破坏范围与加固原理图,最后采用UDEC数值模拟软件对两帮围岩移近量及塑性区分布情况进行分析.研究结果表明:进路巷道两帮围岩稳定性良好.该支护方案极大地降低了矿石贫化率、损失率,并为回采作业提供了安全保障,具有一定的推广意义与使用价值.     

关注安全生产方面的热点、难题,专家专访为你解答:(一)牛马司软岩巷道该如何修复?

牛马司矿业有限公司水井头矿-300东大巷布置在5煤底板,埋深550m,揭穿的围岩主要为深灰色砂质泥岩和灰色薄层状粉砂岩,节理裂隙均很发育。该巷道曾采用多种支护方式:砌碹支护、锚网喷支护、工字钢支护、U型钢支护、料石砌墙和钢梁支护。巷道掘出后就剧烈变形,掘进初期每天两帮移近量达到30mm左右,1个月后累计移近量达到500mm以上,而且底鼓严重,从开始掘进到目前已经历了18年,虽多次反复修理,巷道一直未能正常使用,导致整个矿井采掘严重失调,水井头矿西翼已     

锚杆注浆联合支护大断面煤仓硐室围岩稳定性研究

以土朱矿井煤仓硐室为例,运用松动圈理论和组合拱理论分别计算了硐室围岩稳定性系数,2种理论计算得到硐室围岩稳定性系数均大于1.1,证明了锚杆注浆联合支护设计参数符合硐室围岩安全稳定的要求.运用FLAC4.0数值模拟软件计算分析了大断面硐室围岩的稳定性,建立了无支护、锚杆支护、锚杆注浆联合支护3种模拟方案,分别分析了3种方案时硐室围岩的变形情况,模拟结果显示锚杆注浆联合支护的巷道顶底板和两帮收敛量都较小,底鼓量也较小,能保证该巷道围岩的长期稳定.最后运用工程类比法确定采用锚杆注浆联合支护方案,并通过后期现场观测,证明锚杆注浆联合支护效果良好,能够保证硐室围岩的长期安全稳定.图4,参7.     

深部急倾斜软底煤巷失稳数值模拟及支护研究

针对大安山矿巷道底鼓严重,左帮比右帮变形显著,遇水后变形加剧的问题,采用数值模拟和现场试验的方法,研究急倾斜煤巷在顶板坚硬底板较软条件下的失稳机理并提出支护方案.研究结果表明:顶底板岩性差别较大而表现不同的变形特征和底板泥质砂岩遇水泥化是导致巷道失稳的主要原因;最大主应力集中于巷道顶、底部和两帮,且分别为水平应力的1.54倍和竖直应力的1.25~1.67倍;提出锚网索+"W"钢带并对围岩喷浆的非对称支护方案,塑型区显著缩小且减小了拉伸屈服的范围,底鼓量缩小至19.8 cm,锚杆之间形成锚固圈,支护效果较好.