煤巷顶板锚杆支护及机理研究

从巷道顶板锚杆支护在国内外研究、应用现状出发,基于煤矿巷道顶板稳定性和锚杆支护机理分析,结合对不同锚固方式和杆体材质的评价,对锚杆选择进行了优选。运用锚杆支护理论,对煤巷顶板锚杆支护参数进行了设计计算,并最终确定了煤巷顶板的锚杆支护参数,为矿井煤巷支护设计提供参考。     

锚杆支护巷道顶板离层监测方法探讨

顶板离层是煤巷锚杆支护巷道最大的安全隐患，在回采工作面两巷设置顶板离层监测点，并在整个回采期间对巷道顶板离层进行全程跟踪监测，是消除锚杆支护巷道安全隐患最有效的措施之一。本文重点介绍了煤巷锚杆支护巷道顶板离层产生的主要原因和形式，顶板离层的观测、成果整理及监界值确定方法，另外还介绍了所开发的锚杆支护质量监测系统软件特点与使用方法。     

锚杆支护巷道顶板稳定性潜力分析及应用

基于巷道支护中锚杆与顶板的复合作用和损伤机制分析，对锚固顶板稳定性潜力进行研究，实现了对加锚巷道顶板稳定性的定量描述。利用锚固潜力分析与数值模拟对具体巷道稳定性进行了评价，结果与实际吻合较好，该方法对类似巷道稳定性评价与巷道锚杆支护定量设计具有一定的参考价值。     

极近距离煤层采空区下巷道支护技术研究

针对极近距离(薄夹矸)煤层开采,下煤层巷道顶板破碎难支护的问题,以南屯煤矿93下12工作面地质条件为背景,通过理论分析,研究了采空区薄夹矸下巷道桁架锚杆支护方式,得到了满足巷道支护要求的桁架锚杆支护系统参数;运用FLAC3D数值模拟,建立不同预应力桁架锚杆及普通锚杆支护模型,对比分析了桁架锚杆支护系统预应力的合理值及其支护效果。研究结果表明,当桁架锚杆支护系统预应力增至4t后,薄夹矸破碎巷道顶板下沉量趋于稳定,最大下沉量仅32mm,明显小于普通的锚杆、锚索支护方式。因此,高预应力桁架锚杆支护可有效控制破碎薄夹矸巷道顶板的失稳变形,提高顶板岩层的稳定性。     

平顶巷道锚杆支护机理的数值模拟

以现有锚杆支护理论为基础,利用ANSYS软件,通过模拟锚杆支护对顶板离层的影响和锚杆支护对巷道周边围岩强度影响,揭示了巷道锚杆支护作用的力学机理,得出锚杆支护可以有效地减小和限制直接顶的下沉和离层并能够阻止巷道周边围岩的变形,并使得锚固体的弹性模量有较大的提高,从而提高巷道周边的围岩强度,达到支护的目的.研究结果进一步验证了现有锚杆支护的部分理论,并且对锚杆支护工程提供了重要的理论依据.     

动力灾害过程中锚杆支护的极限承载能力数值模拟研究

通过对深部巷道遭受冲击扰动的应力动态演化和围岩破坏的过程进行数值模拟,分析了锚杆与围岩的耦合体系承载冲击的能力,得到了深部锚杆支护巷道抵御动力冲击能力的规律。研究结果表明:水平方向的冲击应力波对巷道底脚和顶板破坏最严重,造成巷道断面挤压变形,同时引起冲击扰动壁面岩块受应力波叠加作用产生弹射;一定的锚杆支护结构在其承载范围能够抵御相应强度的动力冲击,但在更强冲击荷载下对巷道造成的破坏严重加剧,致使锚杆大量失效,并最终导致整个支护体系完全失去支护能力;冲击扰动对靠近扰动源壁面破坏严重,对其他壁面影响较小;原岩应力大小对冲击破坏影响明显,采深越大,冲击扰动造成围岩变形幅度越大,锚杆支护体系破坏更严重。研究结果为进一步开发深部巷道抗冲击破坏稳定性控制技术及制定方案提供了依据。     

深埋巷道锚杆破断失效机理

锚杆破断失效是深埋巷道支护面临的工程问题之一.采用现场调研、理论分析等方法,对深埋巷道锚杆破断失效形式、机理进行了分析.得到结论:1)深埋巷道锚杆破断失效形式主要有剪断失效、脆断失效、折断失效、拉断失效、崩盘失效和松脱失效;2)材料缺陷和受载性能是深埋巷道锚杆破断失效的内因,荷载超过极限荷载是深埋巷道锚杆破断失效的外因;3)拉伸、剪切、扭转等载荷复合作用下,锚杆有效直径减小,拉应力增大,导致破断失效;4)采用恒阻大变形锚杆或二次支护工艺,能够实现深埋巷道锚杆破断失效和围岩变形的协调控制.研究结果对深埋巷道围岩控制具有参考意义.     

矿井支护技术中的应用方法研究

随着矿井资源开采的不断加快,使得采矿工作面的接替更加紧张。巷道支护是为了保持巷道围岩的稳定性,防止巷道顶板发生垮落或过大变形。巷道掘进后一般都需要支护,常用的方法有锚杆支护和锚索支护。根据矿井实际情况,结合锚杆锚索支护原理,对锚杆锚索联合支护方式进行分析,以寻求有效的支护形式及支护参数,确保巷道的安全使用。     

四台矿厚煤层回采巷道顶板支护问题分析

结合煤层顶板岩性和锚杆支护原理，对四台矿11^#层回采巷道顶板管理上存在的问题进行了分析，指出了单一的钢棚式支护或锚栓式支护的不合理性，并就11^#层回采巷道顶板支护的合理性进行了分析与探讨。     

回采巷道顶板离层分析与锚杆组合支护技术参数确定

在阐述回采巷道顶板锚杆组合作用的基础上,给出直接顶范围内岩层分层之间发生离层所必须满足的载荷、跨度、挠度3个条件。在指出锚杆组合作用下组合梁内的岩层组合属于关键分层之间组合的基础上,进一步依据变形协调一致的原则,给出回采巷道顶板端头锚固锚杆支护中锚杆长度、间距、排距、预紧力4个关键支护技术参数的计算公式。该研究对回采巷道顶板锚杆支护设计具有一定的指导意义和参考价值。     

复合顶板回采巷道灾后的垮塌状态

在阐述灾后回采巷道垮塌对安全快速救援具有重要影响的基础上,结合矿压相关理论,分析了复合顶板回采巷道在锚杆悬吊原理和组合原理下的垮塌状态,分别推导出了垮空区高度计算公式以及巷道垮塌后能够造成巷道堵塞的条件,并依据不同的复合顶板条件,从利于灾后救援的角度出发,对回采巷道支护提出了相应工程建议。当复合顶板岩层分层累积厚度较小时,宜采用锚杆+金属网联合支护;当复合顶板岩层分层累积厚度较大时,则宜采用锚杆+锚索+金属网联合支护,并兼顾利用锚杆的组合作用、锚索的悬吊作用以及金属网的挡护作用。该研究对救援过程中预判巷道垮塌对救援的影响,制定相应处理方案,以及提高巷道围岩控制质量和抗灾能力,均具有重要的参考价值。     

煤柱下高应力巷道锚杆支护技术研究

通过研究集中应力作用下巷道顶板及两帮的变形机理和破坏情况,确定高应力作用下巷道的支护方式为桁架锚索＋锚杆联合控制技术方案。该思路成功地应用于淮南矿业某矿的巷道支护中,取得了良好的支护效果和经济效益,可在类似条件下的高应力巷道中推广应用。     

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。     

基于ATMega16L的矿用锚杆静态电阻应变仪设计

为了检测煤矿巷道支护体受力状况,介绍了一种矿用锚杆静态电阻应变仪。该应变仪采用ATMega16L作为主控芯片,包括硬件电路及软件部分的设计,硬件上采用电子程控开关切换、精密仪表放大器和先进低频滤波等对信号采集调理,并采用LCD汉字显示检测结果;软件上下位机利用AVR单片机的输入捕捉、CTC模式、I2C等功能。实验结果表明:矿用锚杆静态电阻应变仪精度高、电路简单、汉字显示,具有较高的抗干扰能力;在测量煤矿巷道支护构件(锚杆、锚索)所受应力大小的工作中,给井巷锚固工作带来了更便携的测试手段。     

基于松动圈测试技术的巷道支护方案设计

巷道围岩松动圈的大小是评定围岩稳定性和确定锚杆长度的重要依据,对双柳煤矿3306工作面回采巷道进行围岩松动圈测试,得出了该工作面松动圈范围。根据松动圈测试结果、巷道围岩松动圈支护理论及我国缓倾斜、倾斜煤层回采巷道围岩稳定性分类方案,最终确定了合理的巷道支护方式及参数,对类似地质条件下的巷道支护设计具有借鉴意义。     

彬长矿区南部诱发冲击地压覆岩关键层探讨

为分析彬长矿区南部煤矿覆岩关键层的位置,给煤矿冲击地压提治理供技术及理论支撑,采用关键层理论值计算、数值模拟分析以及微震事件验证的综合判定方法探讨了诱发彬长矿区南部煤矿冲击地压的主控层位。经理论值计算,煤层上部200 m覆岩具有三层关键层,从上而下依次是距4#煤层顶板160 m宜君组砾岩坚硬层层、距4#煤层顶板76 m的安定组底界砂岩坚硬层层以及距4#煤层顶板35 m的直罗组底部砂岩坚硬层层。结合数值模拟计算,在起始开挖过程中,煤层顶板约35 m处直落组底界砂岩出现应力集中;随着开挖深度的增加,煤层顶板76 m附近的安定组底界砂岩层逐渐成为水平应力最大部位。综合微震数据的结果,认为煤层顶板35 m处的直落组底界砂岩与煤层顶板76 m处的安定组底界砂岩层均为引起煤矿冲击地压的关键层位,容易产生能量集中,是矿井冲击地压治理的主要目标层位。     

焦家寨煤矿2号煤综采中位放顶煤工作面矿压研究及应用

通过对焦家寨煤矿2号煤层22105综采中位放顶煤工作面的矿压观测和研究分析,明确了工作面上覆岩层的运动变化规律、变化参数以及矿压显现程度对工作面生产的影响,可为今后工作面两巷超前支护及采煤设备、支架选型提供重要的决策依据。     

软弱煤层巷道围岩位移监测与数值模拟分析

软弱煤层巷道的稳定性对煤矿正常安全生产起着重要作用。本文通过对软弱煤层巷道进行位移实测及数据分析 ,得到了西部某矿软弱煤层巷道围岩变形达破坏所需的时间和可能的变形松动区域。其中 ,顶、底板和两帮位移范围相互各异 ;采用有限元法的模拟结果与实测结论基本吻合 ,为软弱煤层巷道锚喷支护设计提供一定参考     

高位复合顶板巷道锚杆锚索耦合支护研究

针对高位复合顶板围岩强度低而差异大、层间粘结力弱且易离层冒落等特点,结合离石矿4303工作面巷道实例,在实验室围岩特性分析的基础上,采用FLAC3D对该类巷道顶板破坏特征、锚杆锚索耦合加固机理进行了数值计算,并对在掘巷道围岩变形、锚杆(索)工作载荷进行了实测分析。研究表明,有效控制该类顶板应及时支护巷道围岩,利用锚索加大锚固范围,采用钢带网提高低位岩层的支护刚度,布置斜拉锚索和斜角锚杆提高巷道顶角部综合强度。