加固底板控制软岩巷道底鼓数值模拟和现场试验

 随着开采深度的进一步增加,贵州开磷集团马路坪矿区深部主要开拓及采准巷道支护困难,原有的支护技术与措施失效,巷道返修率高,永久性巷道支护后存在经常性冒顶、片帮、底鼓等现象。针对开磷集团马路坪矿区深部红页岩巷道围岩严重破坏问题,通过现场调查和理论分析,提出加固底板控制巷道底鼓的措施,在原支护方案的基础上设计了3种改进方案。使用离散元软件3DEC对上述原方案及其改进方案分别进行了数值模拟计算,同时选取了100m试验巷道进行现场试验。模拟结果表明,底角锚杆可以切断底板基角部位塑性滑移线从而控制巷道底鼓,浇灌混凝土地坪并铺设钢筋网,能增强底板的韧性,保证底板围岩的整体性,可以大大提高底板围岩抵抗岩块碎胀压力的能力,防止底板围岩开裂挤出。现场测试数据显示联合支护方案减小底鼓量83%,较好控制了巷道底鼓灾害,解决了长期困扰开磷矿山红页岩巷道的支护难题。     

深部高应力下层状岩体巷道底鼓机理及控制技术

针对马路坪矿640 m深部开采出现的严重底鼓问题,对巷道围岩性质的研究、底鼓影响因素的分析和巷道原支护效果进行数值模拟,提出增设底角锚杆、底板锚杆及加筋混凝土底板控制底鼓方案,并通过数值模拟和现场观测进行效果检验。研究结果表明:围岩具有明显的偏压现象,且该矿区为遇水膨胀性、高应力环境下层状底板褶皱型和沿倾斜层理面剪切错动型底鼓,围岩性质、高地应力环境、水和支护形式是产生底鼓的主要因素,所提出的方案取得了良好的底鼓控制效果。     

深部采动巷道底鼓控制技术及治理效果

针对开滦集团东欢坨矿8#煤层深部开采动压回采巷道剧烈底鼓现象,本文采用有限差分软件FLAC对不同底鼓治理措施(底板卸压槽、底板锚杆及底板钻孔)进行数值模拟,分析各种防治措施下巷道底板位移及应力分布特征,提出卸压法(底板卸压槽)与加固法(底角锚杆)相结合的底鼓控制措施。继而将"卸压与加固"联合控制底鼓方案应用于一条典型的回采巷道底鼓地段,治理效果表明底鼓量及变形速率均在可控范围之内,该联合技术控制底鼓效果显著。     

加固顶板和两帮控制回采巷道底臌研究

回采巷道围岩是由顶板、两帮和底板共同组成的复合结构体,各部位的岩体强度、应力状态及变形破坏等特性方面的差异显著,尤其受采动影响后,巷道围岩各部位变形发展不均匀性显著,往往造成巷道围岩产生结构性失稳破坏。为提高巷道围岩的结构稳定性,通过理论分析和数值模拟分析了提高顶板和两帮强度对底板岩层稳定性的影响。研究结果表明:加固顶板减小了顶板挠曲位移量,同时可以促使围岩应力向深部围岩转移,降低了底板岩层的应力集中程度,有利于控制底板变形;加固两帮可以提高巷道两帮围岩强度,促使应力向两帮转移,有利于减小发生底鼓的底板岩层宽度和两帮移近量,从而减小底板的挠曲效应和压曲效应。分析结果还表明,加强两帮对于减小底鼓量的效果更为明显。在上述分析的基础上,进行了加固顶板和两帮控制巷道底鼓支护技术的现场工业性试验,试验结果表明加固顶板和两帮可有效地控制巷道底鼓。     

芦岭矿软岩巷道底板失稳原因分析及控制技术

基于理论分析及FLAC3D数值模拟的方法,结合淮北矿区芦岭矿深部软岩巷道工程实践,对深井动压软岩巷道底板失稳原因进行了分析,得出底鼓变形主要是由底板水平应力增大与集中造成的结论。针对工程实际,提出了分区域强化控制技术:在围岩相对稳定区域,采取"注浆+锚网喷+中空注浆锚索+高强锚杆+反底拱"的支护方案;在围岩稳定性较差的区域,采取"切缝+全封闭U型棚配合底拱锁底锚杆+滞后注锚、索"的支护方案。该支护技术成功应用于西轨大巷底板控制,取得良好的社会、经济效益。     

深部巷道围岩稳定性控制技术研究与实践

针对邢东矿深部巷道围岩大变形、支护系统严重损毁等矿压显现特征,在分析深部巷道变形破坏机制的基础上,认为改善浅部围岩力学性质、提高支护系统强度是控制深部巷道围岩变形破坏的有效途径,并据此提出了集强力锚杆索、钢管混凝土支架、滞后注浆加固技术于一体的联合支护技术,并阐述其控制机理。建立了钢管混凝土支架力学模型,得出新型钢管混凝土支架承载力及其对巷道承载体系提供的支护反力,并综合应用理论计算、数值模拟优化和工程类比等方法确定其控制方案。现场实践表明,采用该方案2个月后,围岩变形趋于稳定,两帮变形量小于150 mm,顶板下沉量为94 mm,底鼓变形量为79 mm,有效解决了深部巷道变形失稳问题,并为类似深部巷道围岩控制提供了理论和技术支撑。     

巷道底板上锚杆布置形式对预防底鼓效果的模拟研究

本文采用三个边界元模型对巷道底板上锚杆的不同布置形式对防治底鼓的效果进行了模拟研究。根据研究结果,提出采用在巷道底板上分期安装锚杆的方法,可有效地防治巷道底鼓。本文对巷道底鼓产生机理和防治措施的研究结果,具有一定的理论价值和应用参考价值。     

底角锚杆控制巷道底臌的数值模拟

随着煤矿开采深度的增加,巷道底臌现象越来越严重。为了寻找一种有效的控制底臌方法,借助数值模拟手段对施加底角锚杆的深部巷道进行受力分析。结果表明:对底板实加底角锚杆后,应力区向巷道深部转移,围岩应力对底板的影响降低,巷道变形量减小。模拟结果及现场应用均证明在条件适合地区,底角锚杆控制技术可以有效控制巷道底臌。     

围岩注浆加固技术在孙疃南翼轨道大巷底鼓治理的应用

结合孙疃矿-545m南翼轨道大巷实际情况,在底鼓治理实践中提出底鼓控制的研究思路,通过消除或者减少巷道底板无效加固区,使各项支护与围岩组成可靠的承载结构,对底板进行有效加固,可以有效控制巷道底鼓的发生.通过锚杆支护结合浅孔密注充填注浆和深孔强化注浆,成功解决了孙疃矿-545m南翼轨道大巷的支护问题,取得了明显的技术经济效益,对此类巷道支护具有指导意义.     

深部高应力破碎软岩巷道支护技术研究及其应用

针对深部高应力破碎软岩巷道围岩变形量大、变形剧烈、底臌严重、流变性强、支护难等特点,基于巷道围岩松动圈地质雷达探测、收敛变形监测等地质力学测试技术,揭示深部高应力破碎软岩巷道变形破坏特征;采用数值模拟技术手段,从围岩强度特性、流变特性、巷道断面形状、软岩巷道群开挖相互影响、支护设计这5个方面分析深部高应力破碎软岩巷道变形破坏机理。针对安徽省淮南市朱集西矿深部开拓巷道特征与工程地质条件,提出"锚网索喷+U型钢支架+注浆+底板锚注"分步联合支护技术方案;基于大型三维模型试验系统,验证分步联合支护技术方案的可行性;采用FLAC 3D研究分析不同支护方案的支护效果,模拟验证分步联合支护方案的合理性。研究结果表明:分步联合支护技术方案有效地控制了深部高应力破碎软岩巷道的大变形与底臌,保证了巷道围岩与支护结构的长期稳定及安全。     

巷道压曲性底臌的机理与控制

巷道围岩控制是深部资源开采中的关键问题,而要攻克深井软岩巷道支护的难关,就必须首先研究底鼓的机理及其防治措施。巷道底臌有挤压、压曲、膨胀和剪胀等形式,压曲底臌是最常见的一种形式。根据巷道围岩本构关系,建立了压曲底臌力学模型及分析计算简图,根据弹性力学薄板理论,导出了压曲临界载荷计算式。研究表明,临界载荷与厚跨比关系密切。这对于控制底板层状岩体压曲型底臌有一定的参考作用。分析了防治压曲底鼓的有关研究成果,最后介绍了2个防治巷道底鼓的实例。     

深井大断面沿空掘巷底臌变形控制技术研究

巷道支护问题一直是煤矿安全生产和建设的难题之一,根据深井大断面沿空掘巷难支护的特点,数值模拟分析了加固巷道不同部位的效果及其机理,提出"强顶、固帮、控底"全断面控制深井大断面沿空掘巷底臌变形的技术思路,并应用于工程实践,取得了良好的技术经济效果。     

巷道非对称底鼓的力学解析

探讨深部开采条件下非对称底鼓现象的影响因素和形成机制,为巷道底鼓的防治提供理论依据。根据郎肯土压力理论,建立了非对称底鼓的力学模型及分析计算简图,得到了4种非对称底鼓的破坏形式,导出了巷道底压的计算公式。通过给定部分参数,得到了极限破坏深度、底压、底压偏移角分别与松散岩体折算摩擦角和巷道宽度的关系。研究表明,岩性较差或者较为破碎的围岩以及宽度较大的巷道受非对称荷载比值的影响较大,且巷道底压会有一定的偏转。研究结果对于控制深井非对称底鼓有一定的参考作用。最后介绍了1个防治巷道底鼓的实例。     

矿井深部软岩巷道底膨机理及其防治措施研究

现场实测分析研究表明：底臌是矿井深部巷道变形破坏的主要因素，在对巷道底臌机理进行分析的基础上，提出了防治底臌的综合技术措施，取得了较好的效果。     

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。     

松散破碎软岩巷道底鼓控制的试验研究

强烈底鼓是破碎软岩巷道支护的一个重大难题.以牛马司实业有限公司水井头矿-300东大巷底鼓控制的工程试验为例,在测试围岩矿物成分和力学参数的基础上,分析了破碎软岩巷道底鼓的机理,提出了锚网喷注的联合支护方案,并应用数值分析软件对比分析了巷道底鼓的控制效果.工程试验表明,该技术较好的控制了巷道的强烈底鼓,为同类软岩巷道底鼓控制提供了参考.图5,参8.     

铝质泥岩巷道底臌治理技术研究

为解决庄子河煤矿集中运输大巷铝质泥岩底板底臌问题,对底臌机理及其影响因素进行了分析,利用底板加固技术对巷道底臌进行了治理,使底板变形量得到了有效的控制。     

深井松散煤巷超高强预应力组合锚杆支护技术

深井松散煤巷支护一直是制约矿井安全生产的难题,常规的锚杆支护方式及支护强度已很难适应其变形特征。文中以丁集煤矿1262(1)巷道为例,在新型锚杆强化支护体系的应用研究中,采用了超高强预应力组合锚杆支护技术,通过加大支护强度及采取各种补强措施,进一步优化围岩应力场,充分调动围岩自身承载能力,有效控制了巷道围岩变形,实现了巷道长期稳定,满足了矿井的安全高效生产,并为该类煤层巷道推行锚杆支护技术提供了参考和借鉴。