软岩巷道底鼓的机理与控制探讨

本文介绍了软岩巷道底鼓的方式,借助普氏理论阐述了底鼓的机理,综合提出了底鼓的控制技术,并分析了软岩巷道底鼓控制研究目前存在的问题。     

深井软岩巷道底鼓的防治

随着我国煤炭开采深度不断增加．巷道所处的岩层的岩体性质多具有软岩性质,应力也随之增大,巷道底鼓问题日趋突出。底鼓是指受采掘工程的影响。巷道顶底板和两帮岩体产生变形并向巷道内产生位移;造成巷道底板向上隆起。底鼓所导致的巷道断面缩小,阻碍运输和行人、妨碍矿井通风,严重制约着煤矿的安全生产。一、现状分析     

膨胀型软岩巷道底鼓机理分析

根据对巷道底鼓影响因素的分析，得出巷道底鼓机理：在膨胀型软岩的特殊围岩条件下，由于水的作用使巷道底板岩层破坏范围加大，再加上集中应力的作用，最终形成膨胀型底鼓和挤压流动型底鼓。     

基于软岩巷道底鼓防治的梁锚 结构参数确定方法

针对在巷道底板单一采用竖直锚杆防治底鼓的局限,提出一种梁锚结构方法,可以有效防止出现软岩巷道底鼓现象.该梁锚结构由竖直锚杆、横梁、纵梁组成,横梁用竖直锚杆连接,纵梁将相邻的横梁相连,使得竖直锚杆、横梁、纵梁形成整体支护结构.同时在理论上分析基于软岩巷道底鼓的形成机理及底板的运动趋势,根据横梁受力特点,确定了竖直锚杆的长度的取值大小和横梁的设计参数.     

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。     

富水软岩条件下底鼓防治技术研究

富水复杂地质条件下巷道顶底板稳定性较差,以清水营煤矿富水"三软"(顶板软、底板软、煤层软)地质条件作为研究对象,为有效控制软岩巷道变形量,减少巷道维修次数,降低维修成本。通过对清水营煤矿+965 m水平车场底鼓因素分析,提出了适合软岩巷道防治底板底鼓的支护技术,实践证明此方案能够有效控制软岩巷道底鼓变形。     

极软岩巷道底臌锚注支护控制技术

针对极软岩巷道围岩变形破坏和严重底臌问题,现场通过对巷道围岩进行地应力量测、物理力学性质分析测试、矿物成分分析和节理裂隙调查确定了软岩类型。并针对现场围岩的具体情况,设计了有效的控制极软岩巷道底臌的锚注支护方案,通过使用岩石破裂过程分析(RFEA)系统对支护方案进行了数值模拟,进而确定一次锚网喷支护、二次锚注支护方案能够有效地加固巷道的两帮、顶板以及底角,并抑制底臌的发生,进而提高围岩本身的承载能力,达到治理围岩的目的。通过工程实践证明,此种支护方案是有效并且可行的。     

底鼓对深部软岩变形的影响及控制对策

深部巷道支护成为目前制约煤矿深部开采的重要因素之一,进行众多复杂的措施来多次维护深部巷道流变围岩虽已取得一定效果,但有效控制深部破碎、软弱、流变围岩大变形仍非常困难。通过分析导致变形、破坏、失稳的各种原因,提出对于破碎难维护围岩,在加强帮顶控制的同时,应对底板采取加固处理。研究结果表明将顶、底、帮围岩作为整体进行治理,完全能够实现控制围岩大变形的目的。     

深井软岩巷道底臌产生的原因及影响因素

随着矿井开采深度不断加大,底臌已成为软岩巷道与弱结构巷道围岩变形和破坏的主要特征与形式之一。本文针对五沟煤矿西翼轨道下山底臌现象进行跟踪观测,分析产生底臌的影响因素。     

动压底鼓巷道支护技术研究

针对古书院矿西二盘区变电所巷道围岩受采动影响存在底鼓变形的问题,对巷道底板及侧帮围岩状况进行了分析,窥视结果显示巷道围岩裂隙较多,原有的锚杆、锚索支护难以达到预期的支护效果。提出了高压注浆配合高强锚索支护的加固方案,并进行了实际工程实践,经巷道围岩表面位移监测检验,表明高预应力锚索、注浆联合支护是动压底鼓巷道安全、有效、经济的支护方式。     

松散破碎硐室锚注修复加固技术应用研究

对尚庄矿-650水平中央变所围岩变形破坏机理进行了研究,认为减少围岩强度损失以及提高围岩自身强度是修复加固此类硐室的关键,提出了锚注喷 锚索挂网支护修复加固方案.用FLAC3D数值软件对支护模型进行变形模拟计算,计算表明,硐室的变形主要是硐室的严重底鼓,通过模拟结果对比分析,确定了合理的修复加固参数,通过监测,加固后顶底板最大位移为175 mm,计算结果与现场数据一致,支护效果良好.图8,参8.     

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。     

回采巷道底鼓机理分析

介绍了回采巷道底板岩层结构特征,就采动对底鼓的影响和现场观测实例进行了分橱,     

孔底爆破卸压法控制采区巷道底臌的数值模拟研究

卸压法是通过一定的技术手段改变某些部分围岩的物理力学性质,改善围岩内部的应力及能量分布,以此来提高围岩的稳定性的一类方法。对采区巷道底板孔底爆破卸压的数值模拟研究,初步得出了卸压后巷道围岩的位移场和应力场,并对不同卸压方案进行了分析比较,提出了合理的卸压方案。     

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。     

贺西煤矿3~#煤层瓦斯尾巷底鼓机理及控制技术研究

贺西煤矿3#煤层在回采过程中,瓦斯尾巷底鼓非常严重,严重影响下一工作面的正常使用,致使采掘衔接紧张,本文以3#煤层工作面瓦斯尾巷为背景,深入分析瓦斯尾巷底鼓量大的主要因素,剖析巷道底鼓机理,以FLAC3D数值模拟为主要手段,针对实际情况选择合理底鼓控制措施。工业性试验结果表明,工作面瓦斯尾巷巷道支护状况良好,底鼓问题基本得到了解决。     

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。     

断裂应力场模拟分析与应用

采用岩石破坏过程分析系统 (RFPA2D) ,通过对断裂应力场数值模拟分析 ,表明构造应力场条件下含断裂岩体的声发射的能量最大值和累计值都远大于重力场 ,说明构造应力场条件下岩体应力大大高于重力场 .通过对北票矿区浅源地震的分析 ,认为现今构造应力场和断裂对矿震等地质动力灾害的发生起控制作用 .一般说来 ,断裂的活动性及应力场性质不同 ,地质动力灾害发生的强度和频度也不同 .图 4,表 2 ,参 6 .     

大断面回采巷道支护技术研究

关岭山煤矿产能的扩大,要求巷道断面也必须随之增大。针对15号煤层上覆岩层的特点,提出了合理的支护方案,确保了大断面巷道支护的安全和矿井生产的需要。