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。     

大变形软岩巷道2次耦合支护参数优化

山东省菏泽市彭庄煤矿西翼-500 m水平行人大巷属于典型中深部软岩巷道,由于支护对策不合理导致围岩变形破坏剧烈。为了得到围岩的变形规律及破坏机制,进行矿压监测、松动圈探测、围岩物理力学参数测试、地应力测试等研究,并提出2次耦合支护方案。为进一步研究2次耦合支护力学机制,对初次支护和2次支护后围岩塑性区与应力分布特点以及初次支护后10~60 d内进行2次支护围岩变形规律进行数值模拟分析。研究结果表明:2次耦合支护能有效控制围岩塑性区的发展,改善应力分布状态,最佳2次支护时间为巷道初次支护后的30~40d。2次耦合支护能有效控制围岩稳定,减小围岩变形,能为类似软岩巷道支护工程提供一定的参考。     

高应力软岩巷道围岩二次加固支护技术

泉店煤矿-540m东翼轨道大巷属于典型断层构造带高应力软岩巷道,围岩较为破碎,裂隙发育,应力集中程度较高。巷道易陷入"前掘后修"的恶性循环。针对初次锚网索喷支护方式整体支护强度偏低及整体稳定性较差的特点,通过采用二次支护技术进行围岩加固,有效地抑制了新掘进巷道围岩的离层及变形,取得了良好的支护效果。     

不同巷道支护方式的数值模拟研究

为解决盛平煤矿工作面巷道支护的问题,以盛平煤矿地质条件为依据,利用数值模拟软件建立了巷道在不同支护方式下的数值模型,得到了不同支护条件下巷道围岩变形、应力分布及塑性区分布变化规律,并分析锚杆和锚索在巷道支护中所起的作用。数值模拟结果表明:锚杆、锚索能够很好的起到挤压悬吊作用,形成了以锚杆为主的承载圈,在锚索的作用下,进一步增强了围岩的组合效应和抗变形能力。锚杆、锚索联合支护对巷道围岩控制起到较好的作用。     

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...     

深井沿空巷道快速掘进及围岩控制技术研究

深埋煤矿采掘衔接紧张是制约矿井安全高效生产的主要问题之一,回采巷道的快速掘进将有利于缓解这一紧张局面.以顾桥煤矿1126(1)回风巷为例,利用弹塑性理论分析了1125(1)工作面侧向应力分布规律及分区破坏特征,阐明了1126(1)回风巷围岩应力环境;利用FLAC3 D数值模拟研究了掘进期间锚索"1-0"、"2-0"、"3-0"、"4-0"等不同布置形式对巷道围岩变形及应力分布特征的影响,通过巷道围岩稳定性对比分析,降低巷道掘进期间支护强度,采用"2-0"锚索布置的初始支护控制掘进期巷道围岩变形,使掘进工作面后方永久支护与掘进平行作业,从而提高了掘进效率.     

多重采动煤柱留巷累积损伤特征及围岩协同控制

采动应力影响下煤柱护巷呈现复杂的非稳定和非线性变形特征,煤体结构损伤导致支护系统失效现象频发。以寺河煤矿双侧开采扰动下盘区大巷留设问题为工程背景,数值模拟分析大巷从掘巷至双侧工作面回采全过程的围岩应力及变形破坏特征。结果表明双侧采空后大巷应力集中系数达3.55。基于巷道累积损伤破坏特征针对性提出"三主动"围岩协同控制方法,水力压裂主动切顶卸压,缩短侧向支承压力的作用时间,改变煤柱应力分配比例;注浆加固主动围岩改性,重塑煤岩体完整性,提升围岩承载能力;锚杆锚索主动高强支护,确保预应力向围岩深部传递,形成稳定的承载结构。井下工作面超前支护应力、围岩表面位移监测评价分析显示,协同方案有效控制了多重回采扰动下大巷围岩变形,确保了工作面安全高效开采。     

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。     

基于复合注浆材料的断层破碎区巷道锚注支护

彬长矿区孟村煤矿中央一号回风大巷因高地应力、DF29大断层和强采动等多因素耦合作用,使得原有锚网索喷支护失效,导致围岩呈现变形大、破坏严重的问题。为此,利用钻孔勘探、地应力原位测量和实验室试验等技术获得断层区域内的地质构造和地应力赋存环境,探明了巷道围岩的变形破坏机理,研发了一种可注性好的反应温度低于95℃、抗压强度大于40 MPa的矿用复合注浆加固材料。并结合数值模拟所得围岩塑性破坏范围和分布特征,提出了一种以中空注浆锚索为核心的锚注补强支护技术,对其支护参数进行了优化。结果表明:该锚注补强支护技术在浅部围岩内形成厚度为4.5 m的注浆加固环,且通过注浆锚索与深部围岩形成一个整体,有效维持巷道围岩的稳定,为新型复合注浆加固材料在断层破碎区巷道围岩的锚注加固工程实践提供参考和技术支持。     

鹤壁五矿深部高应力软岩巷道破坏机理及对策

针对鹤壁五矿深部三水平延伸轨道下山高应力软岩巷道支护问题,采用理论分析与数值模拟手段对其变形破坏机理及支护对策进行了研究.结果表明,在深部高地应力及软岩膨胀性作用力的影响下,巷道围岩内部积聚了大量的变形能量,单纯依靠多种支护形式的叠加,而不注重支护体与围岩之间以及支护体之间的耦合是巷道失稳的主要原因.为此,提出了锚网喷+锚索+底角锚杆+桁架耦合支护对策,即通过喷层封闭围岩,锚网柔性支护释放变形能,底角锚杆转移底臌塑性滑移作用力,锚索+桁架支护控制围岩整体变形,从而实现对高应力巷道围岩变形的有效控制.该技术在现场进行了成功应用,取得了良好的效果.     

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.     

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。     

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。     

深井高地应力巷道围岩弱化规律及控制技术

深井高地应力围岩控制是深井支护的难点,应用FLAC3D软件对深井半圆拱巷道在高地应力作用下围岩的弱化规律进行研究,发现深井高地应力围岩塑性区出现不连续分布的现象,随着时间的推移,塑性区逐渐增大,表明深井围岩属于非线性力学系统.同时,分析了不同侧压系数下的巷道围岩应力和位移,得到了在巷道纵向上和横向上两者的变化情况,以及不同地应力对深井锚喷网加锚索协同支护效果的影响.提出深井高地应力围岩高强度、高刚度以及大范围的围岩控制技术,并对不同地应力情况下的支护效果进行监测,取得了较好的支护效果.     

含软弱夹层对巷道围岩承载结构的影响分析

为研究软弱夹层对巷道围岩承载结构和稳定性的影响,采用相似材料模拟和理论分析相结合的方法,通过三种不同方案对比分析了不同支承结构下含软弱夹层巷道围岩受力与变形情况,揭示了含软弱夹层巷道围岩稳定控制机理,并通过现场实测进行验证。结果表明:①巷道顶板和帮部破坏程度明显大于肩部;②采用方案三联合支护能够有效提高巷道围岩应力和承载力;③联合支护方案能够使软弱夹层与上、下硬岩层之间协同耦合承载,减少巷道围岩变形。     

深部巷道初期锚喷支护的非线性数值模拟分析

针对矿井巷道采掘日益加深的现状,根据岩石力学的基本原理,运用ANSYS有限元分析软件,对深部巷道的初期锚喷支护进行非线性数值模拟计算。论文中讨论了支护结构受力情况,分析了支护后围岩的变形与应力分布规律。另外,对巷道初期支护后围岩断面收敛情况进行了数值计算与实测数据的对比分析,并确定出二次支护的最佳时期。结果表明:锚杆与喷射混凝土支护抗变形能力强,可以作为巷道初期支护来控制围岩变形。     

深部倾斜巷道变形机理的数值模拟

文章综合考虑影响深部巷道围岩变形的各种因素,并以淮北临涣矿为工程背景,通过现场观测、调研、取样和煤岩力学参数的实验室测定,建立了临涣煤矿的深部巷道计算模型;采用大型有限元软件ANSYS,分析软岩影响下的巷道变形特点;论述了适合软岩巷道围岩变形控制的耦合支护理论,并结合该理论和软岩巷道应力破坏特点,对临涣煤矿软岩处进行了支护优化设计,并对支护设计的结果进行了数值模拟仿真分析,得出对后续现场支护工业实验具有指导意义的结论。     

深部煤巷围岩变形规律及支护技术的研究

研究了在高应力和采动压力影响下深部煤层巷道围岩变形规律,提出了适应深部煤巷围岩变形特点的锚网带综合支护技术。     

高应力软岩巷道预应力桁架锚索支护技术

曲江矿212风巷属于深部高应力软岩巷道,原有的"锚索+锚杆+梯子梁+金属网"联合支护并没有从根本上解决大变形问题.通过数值模拟与实践经验,在原有支护的基础上分析了巷道破坏的原因并提出了预应力桁架锚索支护方案.实践表明:预应力桁架锚索与传统锚杆、锚索相比具有抗剪强度高和有效加固两帮减少顶板下沉等优点,能减小塑性区范围,提高围岩的稳定性.