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。     

深部软岩巷道变形特性及其控制支护技术研究

围绕深部复杂软岩巷道稳定性控制研究中存在的主要问题,在软岩巷道的变形破坏特征、围岩的变形破坏机理以及深部软岩巷道的稳定性控制等方面进行了系统而全面的研究。基于对深部复杂软岩巷道变形破坏特征与围岩变形破坏机理的研究成果,分别采用"三锚"联合支护技术、"长短锚"联合支护技术以及抗让结合的支护理念,研究确定了深部复杂软岩巷道稳定性控制的合理支护方案。监测数据和分析结果表明,所确定的软岩巷道的稳定性控制方案是合理、有效的,可以保证深部复杂软岩巷道的长期稳定性。     

反底拱支护在深井软岩巷道中的应用

深井软岩巷道受围岩压力影响较大,围岩力学特性低,易发生蠕变变形,从而严重影响巷道的长期稳定。通过现场调查和长期矿压监测,分析巷道变形破坏特征并总结破坏原因。根据现场工程地质条件、岩石特性和破坏特点,提出内锚外架+反底拱支护方式。现场监测结果表明:内锚外架+反底拱支护方式不仅可以抵抗围岩压力,而且可以有效控制长期蠕变[1]变形,在深井软岩支护中取得了良好的效果。     

深埋软岩巷道高预应力恒阻耦合支护技术及其应用

针对深埋软岩巷道揭煤段掘进过程中围岩变形控制的问题,以石垭口煤矿1790回风石门为背景开展研究。首先,依据现场工程地质调查与实测结果分析了巷道揭煤段变形破坏特征;其次,采用理论分析与数值模拟等综合研究手段,揭示了深埋软岩巷道揭煤段大变形破坏机理;第三,基于开挖补偿力学效应和NPR(negative Poisson’s ratio)长、短锚索耦合控制机理,提出了以NPR长、短锚索为核心的高预应力恒阻耦合控制技术;最后,通过数值模拟的手段验证了该方案的合理性。研究结果表明：巷道存在围岩变形严重、支护结构破断失效和巷道维护成本高等特征;巷道失稳破坏的根源在于围岩强度低且破碎严重、原支护结构不耦合以及支护强度不足;本文提出全断面“NPR长、短锚索+底角注浆锚杆+反底拱”的控制方案与参数。现场工业性试验中,NPR支护段较普通支护段围岩变形减小300～500 mm,NPR锚索受力最终稳定为340 kN左右。高预应力恒阻耦合支护方案可有效控制深埋软岩巷道揭煤段围岩大变形,为揭煤段围岩安全稳定控制提供了新支护手段。     

深部软岩巷道围岩分区破裂模拟实验

为研究深部软岩巷道破坏特征和机理,采用与实际工程岩体结构相似的巷道围岩物理模型进行三维模拟试验,考虑了不同应力水平、岩性(软岩和硬岩)、岩体结构特征(节理及层理分布)以及支护形式等因素,通过对比分析在弱、强支护条件下围岩内部不同深度的应力状态和位移,归纳出巷道围岩分区破坏的原因和影响因素,同时提出了主应力方向的旋转对巷道围岩的破坏作用,初步认为深部巷道分区破裂主要是剪切和张拉破坏共同作用的结果,这对于探索软岩巷道变形破坏规律和指导支护技术具有重要意义.     

深埋准备巷道支护参数设计

深部巷道围岩的力学性质发生了明显变化,从而表现出其特有的力学特征现象：浅部表现为普通坚硬的岩石在深部可能表现出大变形、难支护的软岩特征,分析深埋巷道支护难点,针对提高围岩残余强度、充分发挥围岩自承载能力及巷道围岩弱结构控制原则,提出1015轨道大巷掘进支护方案,为类似条件下巷道支护设计提供参考。     

大断面软岩回采巷道锚注支护机理及应用

通过对大断面软岩巷道使用锚带网索支护辅助锚注支护前后围岩变形破坏规律进行了研究分析．并对现场工程实施进行了监测．实测结果表明锚网索带支护与注浆锚杆相结合的方法．显著提高了围岩的强度和承栽能力．能有效控制软岩巷道的围岩变形．     

深部软岩巷道围岩塑性区演化规律及其控制

针对深部软岩巷道大变形的问题,采用理论分析、数值模拟以及工程试验等手段从巷道围岩塑性区演化规律探讨围岩控制原理.研究发现:深部高地应力软岩巷道塑性区轴比与应力集中之间的恶性循环,造成巷道围岩非均匀大变形,这是导致巷道失稳的主要原因.控制巷道塑性区最大半径方向上的围岩变形,这是关键,提出了"强化最大破坏深度围岩强度,强力控制关键区域巷道表面变形,支护结构协同控制,支护-围岩协同变形"的"两强两协同"围岩控制原理.基于该原理,设计以"可缩性桁架锚索+锚杆(索)"为核心的深部软岩巷道围岩协同控制方案,经工程试验表明该方案可有效地改善巷道围岩的大变形.     

深部软岩巷道破坏分析及其稳定性控制

随着煤矿开采深度的加大,越来越多巷道围岩呈现软岩变形特性,变形破坏非常严重。针对石嘴山一矿深部高应力复杂软岩巷道围岩破坏特点,从地质赋存条件、水对岩石的软化影响和支护结构方面分析,制定了相应对策,提出了锚、网、喷、注全封闭联合支护,用FLAC3D2．0对支护效果进行数值模拟可视化计算,确保巷道的稳定性,对巷道支护实践有一定参考价值。     

泥化弱胶结软岩巷道底板变形破坏机理分析

煤矿软岩巷道极易发生变形破坏,底臌量大是其重要的特征.以新上海一号煤矿副井绕道巷道为工程背景,研究了泥化弱胶结软岩巷道底板的变形破坏机理.从现场选取岩样进行室内实验,研究发现围岩具有强度低、胶结程度差、遇水泥化软化、吸水膨胀等特殊的物理力学性质;结合现场监测数据和数值模拟结果,巷道底板变形速度快、持续时间长、总变形量大且不收敛,是以流变和膨胀为主的非线性大变形;底板破坏与变形增加的趋势一致,塑性区发展速度前期快,后期慢,但范围不断扩大;通过机理分析,巷道底板的变形破坏是在水和构造应力耦合作用下的恶性循环的结果,底臌为流动膨胀复合型,治理的关键是治水和加强支护.以上述理论为指导,对巷道支护方案进行了优化,监测数据显示底板变形破坏得到了有效控制.     

王洼矿区软岩回采巷道破坏机理分析

在现场调查的基础上,对巷道的表面变形和深部围岩变形规律进行了监测,分析了王洼矿区软岩回采巷道围岩变形与破坏机理。监测表明:煤层开采深度较大,围岩变形情况复杂,因现有的锚网支护条件下围岩不能保持平衡,难进入稳定状态,满足不了该条件下的围岩变形,采用锚棚联合支护后最终进入稳定。原支护主要是没有考虑到软岩全煤巷道裂隙发育,锚固长度对锚固支护的有效性差的特点,采用锚棚联合支护或加长锚固能够有效控制巷道的变形和破坏。     

浅谈软岩巷道支护方式的合理选择与应用

我国许多煤矿巷道布置在松软围岩中,而松软围岩具有强度低、膨胀性和流变形严重等特点.直接影响矿井的安全生产和经济效益.为此软岩巷道支护方式、方法的合理选择与应用是极其重要的.本文通过分析软岩分类特征及软岩巷道围岩控制原理,针对软岩巷道支护方法,以淮南矿区为例,进行探讨.     

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。     

高应力软岩巷道壁后充填支护研究

高应力软岩巷道属非线性大变形问题,巷道支护必须满足其变形要求。总结了白皎煤矿高应力软岩砌碹巷道变形破坏特征,分析了砌碹巷道破坏机理,并对碹体壁后充填粉煤灰基材料改善"支护-围岩"关系的作用机理进行了分析,最后得到了现场验证。     

深部高应力软岩巷道注浆时机优化分析

基于支护-围岩共同作用原理分析,揭示朱集西煤矿深部高应力软岩巷道围岩收敛变形与支护强度及围岩自承力的变化关系,获得巷道围岩位移与支护强度的关系曲线。采用FLAC3D内嵌的Fish语言编程,提取巷道围岩塑性区、拉伸破坏区及剪切破坏区体积数,揭示不同岩性与埋深条件下巷道围岩变形和塑性区扩展随应力释放率的演化规律,再现巷道围岩从局部破坏直至整体失稳破坏的演化过程,提出以应力释放率阈值作为判定注浆时机的指标。研究结果表明:确定当围岩变形量为150 mm时,实现存储于围岩内变形能的充分释放及围岩自承力的最大利用。采用应力释放率阈值60%和围岩变形量150 mm作为判定注浆时机的指标是合理的,两者可相互验证。提出"锚网索喷+注浆+底板锚注"联合支护技术方案,解决了深部高应力软岩巷道支护难题,验证了所确定的注浆时机是合理、可行的。     

荣华煤矿地质分析及支护方案

为解决荣华煤矿东主运巷道地应力大和围岩黏土矿物含量较高的问题,结合工程地质和现场施工条件,采用大变形非线性理论和设计方法,对影响软岩地下工程失稳的因素、岩石矿物成分及微观结构进行研究,探索了几套支护方案,并根据三维数值模拟结果,有针对性的提出控制对策。研究结果表明,预应力全锚索支护技术能有效控制顶板变形。     

软岩巷道围岩破坏特征的相似模拟试验研究

本文通过相似材料模拟试验研究,分析了锚杆支护条件下巷道围岩的变形破坏特征以及巷道在不同地应力作用下围岩破坏的相关因素。试验对于研究巷道围岩的稳定性问题,软岩巷道的支护设计以及软岩工程相关问题的理论研究具有指导意义。     

高应力软岩巷道壁后充填支护研究

高应力软岩巷道属非线性大变形问题，巷道支护必须满足其变形要求。总结了白皎煤矿高应力软岩砌碹巷道变形破坏特征，分析了砌碹巷道破坏机理，并对碹体壁后充填粉煤灰基材料改善“支护－围岩”关系的作用机理进行了分析，最后得到了现场验证。     

软岩巷道变形特性与支护对策

根据软弱岩体的力学特性,对软岩巷道变形破坏的力学机理及支护原理进行了分析,有针对性地提出了控制软岩巷道变形破坏的解决办法和采取的支护措施,以期为布置在软岩中巷道的设计、施工和维护提供借鉴和参考。     

深井大断面软岩硐室高强稳定型支护技术研究

根据桃园矿深部开采的地质条件,针对深部大断面软岩硐室,深入开展巷道围岩稳定性研究,掌握深部开采巷道实际的变形破坏特征,分析深井大断面软岩硐室支护破坏原因;然后采用理论分析、数值模拟方法,提出新型高强稳定型支护理论与技术,此技术采用带梁锚索对高强锚网支护体进行结构补偿,以提高支护承载结构结构稳定性,成功应用于桃园煤矿深井大断面硐室支护实践。