试论二次动压巷道支护设计与参数优化

煤矿挖掘工作通常是一项连续不断的工作,它对各项工作之间的衔接要求较高,因此,有的情况下会对煤矿巷道进行二次使用,这就会造成动压巷道内的气压不稳定,导致动压巷道扭曲变形,严重影响巷道支护维护工作,为了提高二次动压巷道支护的承压能力,应该对支护进行优化设计,并给出详尽的设计参数。本文首先介绍了某矿区的工程概况;接着分析了某矿区巷道采用的支护技术现状和存在的问题;然后用正交数值试验设计的方法对二次动压巷道锚固支护模型做出设计;最后,对二次动压巷道锚固支护技术的参数提出优化。     

复杂条件下厚煤层回采巷道围岩动态变形规律研究

以某矿107工作面顺槽为依托,完成了锚杆(索)支护参数设计和FLAC数值仿真分析,分析了受工作面动压影响回采巷道围岩的变形规律,设计了现场监测方案,开展了围岩动态变形规律现场研究。FLAC模拟和现场监测结果表明:受动压影响的厚煤层中回采巷道围岩变形距工作面不同距离可分为小变形、中变形和大变形三个不同区段,对于不用的变形区段应采取针对性的支护措施,以保证围岩的整体稳定性。     

1311(3)上顺槽过下覆回采工作面施工技术

紧邻正在回采的采煤工作面进行巷道掘进施工,由于受采动影响较大,掘进期间巷道围岩变形严重,煤体破碎等问题,造成施工难度大。谢桥矿通过对动压条件下巷道支护方式优化设计,较好的解决了动压条件下巷道掘进难题。     

“三软”厚煤层顺槽支护技术研究

以某矿2306厚煤层工作面回风顺槽为依托,对三软煤层巷道变形力学机制及巷道锚固支护机理进行理论分析,确定了一次锚杆+金属网+钢筋梯梁和二次锚索关键部位补强的支护方案,采用理论计算与有限元模拟的方法确定了锚固支护参数,完成了400 m长试验巷道的支护研究。结果表明:支护方案合理可行,锚网联合支护是解决三软厚煤层巷道支护问题的有效手段。     

深部动压影响条件下巷道矿压显现规律研究

某煤矿进入深部开采后,矿压显现特征明显,巷道受动压影响剧烈,变形严重,给巷道支护、煤柱留设等工作带来了很大的困难。针对这一问题,以该矿深部开采条件为背景,通过现场观测的方法研究下部煤层工作面开采对邻近采区工作面回采巷道的影响规律。总结出了深部动压影响条件下巷道的变形特征,并对其影响范围进行分区,为深部动压影响条件下巷道的合理布置、支护设计、煤柱留设等工作提供了依据。     

孤岛工作面两巷动压区的综合治理

介绍了孤岛工作面进、回风两巷在掘进期间的巷道支护工艺和回采期间的动压区超前支护工艺及综合治理措施,孤岛工作面的进、回风两巷由于受上下采空区和工作面回采双重压力的影响,巷道破坏和收敛变形十分严重,对工作面安全回采影响极大。应树立综合治理、联合支护、长期监控的支护思想体系,以长期的实践和监控为基础,应用“锚杆、锚索”支护等新兴支护技术进行综合治理。     

动压巷道变形分析及围岩控制技术

针对受采动影响的巷道变形破坏严重,对动压巷道变形起决定作用的围岩破裂区进行理论分析,得到塑性区和破裂区交界处的径向应力和切向应力公式,作为围岩应力大小的参考依据;同时得到破裂区和塑性区半径公式,作为动压巷道围岩控制方案设计的依据,并结合锚杆支护理论,得到动压巷道围岩控制方案.最终在鹤壁五矿动压巷道工程试验中得到运用,巷道变形得到明显控制,说明锚杆加锚索加喷射混凝土的控制方案合理有效.     

二次动压巷道支护设计与参数优化

采用正交数值试验和灰色理论中的关联度分析,进行阳泉矿区二次采场巷道的分析与支护参数优化决策.选择13因素3水平的正交试验方案,进行27次试验,分析了不同应力状态和支护参数的巷道稳定性与变形特征.在计算中采用巷道稳定性和变形收敛率等多种评价指标,进行了局部优化;考虑支护成本和施工难易等因素,采用灰色理论,进行最佳方案的关联度分析.该研究已应用于阳泉矿区二次采场巷道支护设计,并取得较满意的支护效果.     

十字铰接顶梁在综采工作面两巷的应用

红岭公司地质条件复杂,回采动压影响明显,巷道变形快,而且变形严重,在综采工作面掘进期间,上下巷均沿顶掘进,使用U型钢支护巷道,随着工作面的不断向前推进,必须超前将U型钢支架替掉,以使上下两巷的超前支护和U型钢支架的回收,使用铰接顶梁有效改变了以往存在的许多弊端,解决了困扰生产的许多问题。     

综放回采巷道锚网索支护设计

针对放回采巷道为全煤巷道,受采动影响巷道围岩变形大,破坏严重的问题,为了解决该类巷道支护问题,通过应用工程类比法、理论计算法,对山河煤矿首采工作面回采巷道变形破坏特点设计出合理的支护方案,确定了锚杆、锚索的长度及间距排距和预紧力四个关键支护参数。巷道矿压观测数据表明该方案有效的控制了巷道变形与破坏,取得良好的经济效益。     

回采巷道围岩变形率的预测

巷道围岩变形率预测是巷道支护设计的主要环节，本文以影响回采巷道稳定性的主要因素为基础，分析整理了我国煤矿１００多条典型的巷道实测数据，应用多元线性回归方法，建立了预测各类巷道围岩变形率的回归方程，经理论检验与实例验证，预测方法可用于我国回采巷道控制设计，具有广泛的实用价值。     

隆华煤业1501工作面顺槽支护方法的研究

以隆华煤业1501工作面顺槽支护为研究对象,阐述了顺槽巷道的特点、支护参数选择的原则及影响因素,并从理论的角度阐述了锚、网、索等联合支护参数的计算方法,设计出合理的支护方案与参数.不仅为本矿而且可为其他类似条件矿井的支护提供了理论与应用性指导.     

新发煤矿沿空留巷综合支护技术

沿空留巷的顶板岩层变形量大,单一支护技术难以有效控制。针对这一情况,结合新发煤矿西一采区42#煤层右二工作面的具体条件,设计沿空留巷综合支护技术。该技术通过在原有锚杆之间增加两根锚索和一根锚杆以加强巷内支护、在工作面后方下巷上帮设置巷旁支护、在石墙上方打钻挑顶手段,实现综合支护目的。该技术现场实践效果良好,可节约成本,具有推广价值。     

综放沿空留巷围岩控制机理

采用适于分析岩层断裂和垮落的数值分析软件UDEC建立相应的数值分析模型,分析了留巷前巷道支护形式、充填体宽度、充填方式、充填体强度和端头不放顶煤长度等对综放沿空留巷的作用和效果.研究结果表明:留巷顶板下沉是老顶回转运动与围岩变形的综合反映;充填体上方顶煤位移由老顶岩层运动引起,由浮煤和充填体压缩变形以及充填体承载前预留变形量3部分组成;留巷前巷道支护形式无法控制老顶回转量,但锚网支护巷道留巷效果比架棚巷道好;端头留设一定长度的顶煤不放,有利于老顶回转触矸后形成具有自稳能力的承栽结构.当采用综放沿空留巷时,在保证顶煤及项板稳定前提下,合理利用围岩移动规律,确定合理充填方式和充填体强度,就能保证充填体稳定,达到很好的留巷效果.     

易冒顶板锚索毛石墙联合沿空留巷技术及应用

 为了避免损失优质煤炭资源,缓解接续紧张的状况,鸡西矿业集团公司对稳固顶板推行沿空留巷,对不稳固顶板沿走向布置条带煤柱护巷。实际工作中为了避免资源损失,曾经提出砌毛石墙沿空留巷技术,但当开采深度达到600—800m时几乎一半巷道的断面净空缩小到初期掘进断面的一半以下;为了进一步解决深部开采时沿空留巷的地压难题,又曾提出控制爆破切槽放顶沿空留巷技术。在易冒顶板,顶板随液压支架的移动而冒落,根本无法实施控制爆破切槽放顶。本文在分析上述沿空留巷技术变革的基础上,提出锚索毛石墙联合沿空留巷技术,即先锚索支护软帮顶板,然后毛石墙支护该锚索支护过的软帮顶板,引起部分顶板应力向底板转移,从而避免顶板过度应力集中。邱家矿井的开采实践表明,锚索毛石墙联合沿空留巷技术能经济有效地控制易冒顶板下沿空留巷的地压,但由于向底板转移的应力较大,需要多次挖底而消除底鼓危害。     

锚杆尾部断裂机制和防破断方法应用

 基于岩体弹性能释放对锚杆的冲击作用,采用冲击动力学中刚性块对杆轴向碰撞的应力解,推导出了锚杆断裂的4种围岩应力条件。在此基础上分析了岩石弹性模量、锚杆弹性模量、锚杆直径与岩石泊松比等因素对锚杆断裂的影响。分析结果显示:在这4种围岩应力条件中,杆头被一次冲断基本上是不可能的,由于其他几种锚杆断裂时的围岩应力条件很接近,所以在实际中锚杆尾部被一次冲断的可能性最高,这也印证了锚杆尾部容易断裂的观点;另外,锚杆断裂的围岩应力条件受岩石弹性模量、岩石泊松比、岩石密度、锚杆弹性模量、锚杆密度、锚杆直径等因素的影响,其中影响较大的是岩石弹性模量与锚杆弹性模量的比值、锚杆直径和岩石泊松比;锚杆尾部断裂的围岩应力条件对于改进锚杆形式、优化锚杆力学性质有理论指导意义。最后,以马路坪矿的巷道工程为例,说明了锚杆防破断方法的具体应用,收到了良好的效果,可以在实际工程中推广应用。     

The Informatization Construction of Fenghuoshan Tunnel in Permafrost

1BriefIntroductionoftheProject LocatedinKekexilidepopulatedzone,350kmtoGolmudcityofQinghaiProvince,Fenghuoshan TunnelofQinghai TibetRailwayis1338mlong,withatrackelevationof4905mabovethesealevel.It’sthehighesttunnelintheworld.Fenghuoshanregionhasformidablenaturalconditions,witharcticalpineclimate,deficient oxygen,andvulnerableenvironment.It’ssurroundedbyhillswithseverepartialundulation.Ithastypicalaltitudeiceandsnowclimate,whichchangesconstantly.Theregioniscalledtheforbiddenareaforlives…     

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。     

岩体裂隙区全长黏结锚杆应变测试方法

受到裂隙岩体非连续变形以及全长黏结锚杆与黏结剂间复杂剪切作用的影响,裂隙区域的锚杆应变量值一直难以准确测量.通过3D打印制备全长黏结锚杆,并在杆体内、外侧分别粘贴应变片,利用单轴压缩试验获得了裂隙开裂过程全长黏结锚杆拉应变的演化规律.研究发现,外侧的应变片受黏结剂剪切变形影响较大,且当黏结剂塑性变形能力较强时,其测试结果易失真.而内部的应变片能准确获得杆体应变的全过程曲线.最后利用FLAC软件模拟裂隙处锚杆失效过程,验证了应变片不同粘贴方式对测试结果的影响,也进一步证明了杆体内粘贴应变片测试方法的可行性.     

大采深沿空掘巷煤柱尺寸的数值模拟

 为确定适合大采深回采巷道的合理煤柱尺寸,采用数值计算的方法,对留设不同宽度的煤柱进行模拟,分别从巷道围岩的应力分布、变形量及塑性破坏区对煤柱的稳定性进行比较分析.结果表明,煤柱内部应力峰值的分布是确定沿空掘巷窄煤柱的合理宽度重要参考依据,留设的煤柱尺寸应尽量避免应力峰值过高,当煤柱宽度为6—8m时,煤柱所承受的应力峰值不大,顶底板与两帮的位移量较小,此时煤柱较为稳定,便于巷道维护和回采率的提高,同时对煤矿生产安全性给予了保障.本方法的应用对沿空掘巷窄煤柱合理尺寸的确定具有一定的参考价值.