在破碎岩体中维护采准巷道的试验研究

针对松树镇矿＋４９０采区运输中巷围岩破碎、变形量大、维护困难的条件，应用巷帮深孔爆破卸压的应力控制法，改变巷道围岩应力分布状态，改进了巷道施工工艺和维护措施，取得了巷道维护的理想效果和经济效益。     

煤柱宽度对综放面围岩应力分布规律影响

护巷煤柱宽度及巷道相对工作面位置的不同,将引起巷道围岩应力重新分布和岩层移动的差异,对回采巷道稳定性及其维护有重要影响. 以谢桥煤矿1151(3)综放面地质技术条件为背景,采用计算机数值模拟并结合现场实测研究,揭示了煤柱宽度变化对综放面围岩应力分布及变化规律的影响.研究表明,综放回采巷道护巷煤柱宽度的变化,不仅使煤柱内应力分布规律不同,而且使得相邻工作面煤体内应力分布规律也不同,二者应力分布随煤柱宽度变化而转移;巷道维护状态是工作面煤层和煤柱内应力场共同作用的结果,护巷煤柱的合理宽度应小于巷帮实体煤内应力向煤柱内转移的临界宽度.     

论煤矿综合加固方案的应用

潞安集团王庄煤矿5216新风巷开口处受周围采掘的影响,巷道顶板破碎、变形严重,为保证5216新风巷在高应力区的安全开口,提出了＂注浆＋锚杆＋锚索＋浇灌混凝土＂综合加固的方案,在实现安全开口的同时也取得了较好的技术与经济效益,为今后在破碎围岩及巷道变形严重等条件下掘进巷道施工提供了很好的思路。     

复杂破碎围岩状态下大断面巷道稳定性综合分析

复杂破碎围岩状态下大断面巷道开挖后,巷道围岩出现应力集中。受开采扰动的影响,岩体强度大大降低,围岩呈现不稳定变形破坏,如冒顶、片帮等,给煤矿安全生产带来极大威胁。依据我国西部强震区复杂围岩环境下某煤矿大断面巷道顶板离层、巷帮压力等监测数据,结合钻孔窥视,围岩松动圈监测系统,对该区顶板离层、巷帮压力变化规律进行了声-光-电多元指标参数综合研究,较全面的对复杂破碎围岩状态下大断面巷道的稳定性进行综合分析。     

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。     

煤矿巷道底臌的模拟分析——以高河煤矿为例

以高河煤矿现场实际情况为依据,利用FLAC3D有限差分软件建立数值模型,计算E2305工作面回采过程中胶带巷围岩应力的分布和峰值,模拟分析巷道变形、底臌形成过程及原因。模拟E2305工作面分别推进20～140 m时E2305工作面胶带巷煤柱帮应力及工作面侧帮应力分布情况。通过分析得出E2305胶带巷的应力峰值为37.5 MPa,距离巷帮5.6 m,巷道两侧的峰值应力分别为28.4 MPa和37.5 MPa,应力峰值均较高,巷道面临着高垂直应力作用,导致巷道底臌严重。     

高应力大断面破碎围岩巷道二次强力支护支架设计

为解决深部高应力大断面破碎围岩巷道支护难的问题,分析了不同支架断面形式随侧压系数的变化巷道围岩应力和位移的变化特征,以及双层工字钢梁的高度对承载受力大小影响特征.开发了适用于高应力大断面破碎围岩巷道拱形叠加底拱全封闭工字钢支架,该支架采用矿用工钢上下重叠并连接成整体的全封闭马蹄形结构,支架的整体承载能力比工字钢对棚提高了2.5倍以上.井下试验结果表明,拱形叠加底拱全封闭工字钢支架二次强力支护可以有效控制巷道围岩变形.     

大倾角厚煤层软弱围岩煤柱支承压力监测分析

大倾角软弱围岩环境下,工作面巷道扰动区内煤柱应力变化及分布特征复杂.开采扰动、煤厚及倾角因素的影响易造成区域内巷道围岩局部附加变形失稳和支护失效,而理论推导和定量验证得到的护巷煤柱参数往往与实际差别较大.基于现场地质力学调查,借助钻孔应力探测仪对工作面主运巷下帮护巷煤柱纵向和倾向移动支承压力显现特征进行了监测分析.得出纵向和倾向移动支承压力峰值位置和分布范围,并根据弹塑性极限平衡理论对峰值位置进行了计算和对比分析,为改善巷道维护状态和提高煤炭资源采出率及类似条件下的厚煤层开采提供有益借鉴.     

金川二矿区不良岩层巷道地压活动规律及其控制方法的研究

金川二矿区约有25％的基建巷道处于不良岩层中,其工程地质条件复杂,岩体破碎软弱,地压大,巷道维护十分困难,导致了前面掘进,后面返修达十四年之久,使二矿区长期不能投产。为解决这一问题,北京钢铁学院和金川井巷公司共同开展了这项研究工作。四年来科研组以现场围岩变形量测为主,获得了三万多个数据,结合理论分析与     

不连沟煤矿工作面辅助运输巷道围岩控制技术

巷道支护选择设计直接影响到巷道围岩的控制效果。针对不连沟煤矿工作面辅助运输巷道煤体竖向裂隙发育、侧帮围岩破碎严重等问题,通过分析不连沟煤矿F6103工作面巷道维护的现状和原支护设计,提出以增强支护强度和加固破碎岩体为目标的控制优化方案。工程实践显示了采用支护优化方案,提高了围岩的稳定性,解决了巷道变形和失稳难题。     

破碎松散围岩巷道壁后注浆实验和效果

通过采用锚注施工工艺,对破碎松散围岩巷道采用壁后注浆加固处理后,使浆液充填和胶结围岩的裂隙,在巷道的外围形成完整的注浆帷幕,并与围岩、锚喷支护共同形成有效承压组合拱。由于注浆使得巷道外围组合拱厚度的加大,有效地提高了支护结构的承载能力,阻止巷道的变形破坏,从而确保巷道的长期安全使用。     

深井穿断层回采巷道围岩变形机理与 稳定控制对策

以海石湾矿穿断层的回采巷道围岩控制为工程背景,综合运用理论计算、数值计算和现场监测的方法研究深井穿断层回采巷道围岩控制技术与对策.不同埋深条件下数值计算结果表明:深井穿断层回采巷道顶板下沉量明显大于底鼓量,近断层巷帮变形量明显大于远断层巷帮变形,巷道变形呈现明显的非对称性特点;巷道埋深增加,浅部围岩承载能力迅速减小,尤其是近断层侧;无论掘进时期还是回采时期,深井巷道围岩破碎区和塑性区范围较浅埋深巷道增大.针对性地提出了围岩稳定控制技术方案,即"工字钢架棚支护+围岩滞后注浆加固技术+锚杆二次支护"分步联合支护的围岩稳定控制技术.巷道支护效果分析表明:围岩整体稳定已基本得到控制.     

深部巷道围岩热-固耦合条件下的变形破坏数值分析

为研究深部巷道围岩热-固耦合条件下的变形破坏特征,根据深部巷道围岩体稳态温度场模型,得出了热-固耦合条件下深部巷道围岩体应力场、位移场及塑性圈半径的解析解,总结了热应力作用下围岩变形破坏的影响因素。借助Comsol Multiphysics多物理场耦合仿真软件对深部巷道围岩进行热-固耦合数值模拟,并将岩石力学参数与温度的关系引入模拟计算,分析了热应力、支护阻力对围岩变形破坏的影响规律。仿真结果显示,围岩热应力场分布呈非线性变化,浅部应力梯度大,深部应力梯度小;当巷内温度低于原岩温度时,热应力为压应力;随原岩温度升高,径向卸压范围及切向应力集中范围扩大,围岩塑性圈宽度和径向位移值有所增大;随巷内支护阻力提高,围岩塑性圈宽度和径向位移值则有所减小。现场试验发现,巷道围岩热应力场、应力场及位移场计算结果与实测结果吻合较好。     

二次采动煤巷围岩失稳数值模拟研究

本文作者利用RFPA 2D数值模拟方法对巷道进行了围岩失稳数值模拟研究,形象地再现了该巷道从掘进到相邻采面推过后围岩应力和位移的演化过程,并得出了护巷煤柱的合理宽度范围.     

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。     

综放开采动压影响破碎巷道围岩加固控制技术研究

不连沟煤业公司不连沟煤矿F6103工作面辅运巷受F6103工作面回采影响后,矿压显现更明显,煤柱帮侧围岩破碎严重,出现大面积"网兜"。针对围岩已破碎段巷道,采取锚杆补强和注浆加固围岩的方式实现围岩自稳,通过理论研究和数值模拟对锚杆(索)补强进行合理的设计研究,取得了较好的效果,使破碎围岩得到有效的控制。     

塌陷区围岩稳定性综合加固分析与评价研究

对255旧运巷进行"拱桥法"锚注加固支护后,加固区段的锚杆在破碎岩体中具有悬吊机制和组合作用,同时注浆对岩体的充填与粘结的综合作用,使巷道围岩共同形成了一个封闭环拱桥形式的承载结构,从而有力地控制了岩体的移动变形。计算结果表明,对旧巷进行"拱桥法"锚注加固支护后,处于低应力区的旧运巷围岩移动量仅为0.36mm,巷道周围岩体没有新的破坏区产生,充分证明该加固设计方案的合理性和施工手段的有效性。     

破碎围岩环境下巷道应力与变形监测

开采过程中,破碎围岩环境下巷道煤岩结构及应力与变形随时间演化行为直接影响其稳定性。通过理论计算,结合现场应力监测、声发射(acoustic emission,AE)和钻孔窥视等手段,定量确定了工作面煤巷的松动范围和塑性区范围,综合分析了破碎围岩环境下煤岩非对称变形特征,为工作面安全开采提供了依据。     

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。     

围岩破碎圈的理论分析与实践

为了提高巷道的稳定性，需要清楚了解巷道围岩的应力状态。在极限平衡理论的基础上，通过合理的假设，进一步推出了围岩破碎圈半径的理论计算公式。在神火集团的新庄煤矿采用中国矿业大学研制的YZT—Ⅱ型岩层钻孔探测仪进行围岩破碎圈的现场实测，整理出在不同的地质和围岩属性条件下测量的结果，并且对结果作了对比分析，确定了各影响因素对破碎圈的影响程度，证实了理论的正确性，可以指导巷道的支护形式和支护参数的选取。