改性脱硫石膏基喷射混凝土支护结构及其应用

为了缓解脱硫石膏大量堆置带来的环境压力,对其进行改性处理后,用作巷道喷层支护结构的胶凝材料。采用模型试验以及数值模拟的方法,对改性脱硫石膏基喷射混凝土支护结构的力学特性进行了研究,结果表明:作用于支护结构腿部的荷载对其整体承载力具有决定性的作用,腿部荷载越大,结构的整体承载力越小,且支护结构的破坏形式由整体受压破坏逐渐转变为拱肩部位的压剪破坏,最终发展为腿部受拉破坏。为了验证改性脱硫石膏基喷射混凝土的现场支护效果,在淮南丁集煤矿某联巷进行了现场工业性试验,现场监测数据表明,改性脱硫石膏基喷射混凝土支护结构具有较高的承载能力和抗变形能力,能够满足巷道喷层支护的要求。     

改性脱硫石膏基混凝土物理力学性能试验研究

为了验证改性脱硫石膏替代水泥的可行性,采用实验方法,对改性脱硫石膏和水泥及其混凝土的物理力学性能进行了对比试验研究。结果表明:改性脱硫石膏基混凝土抗压强度达到44 MPa,抗折强度达到9.5 MPa,明显高于水泥基混凝土。抗拉强度、抗剪强度与水泥基混凝土较为接近;因此,改性脱硫石膏替代水泥作为胶凝材料是可行的。养护条件的差异会对混凝土强度增长产生影响,低湿度的常温养护条件更适宜改性脱硫石膏基混凝土后期强度的发展;所以在煤矿巷道的喷射混凝土支护施工后无需洒水养护,从而减少施工工序,提高施工效率。另外,还给出了改性脱硫石膏基喷射混凝土配合比的三种优化方案,在满足其施工所需强度的条件下能够方便灵活地选用其最优配合比。     

喷射纤维混凝土在深井地下空间支护应用关键技术

为了解决深井地下空间支护困难,提出了将高韧性改性聚丙烯(粗)纤维与高弹模纤钢纤维混杂掺加到水泥基材料中形成复合水泥基材料,通过喷射工艺在围岩表面形成支护层与锚杆、锚索形成共同支护体的支护方案.试验发现:混杂聚丙烯(粗)纤维水泥基复合材料,适合深井巷道围岩的支护,其中聚丙烯(粗)纤维掺量为体积率0.4%,钢纤维掺量为体积率0.6%;用有限元软件模拟分析法FIAC确定纤维混凝土喷层厚度,可以节约喷层材料;在初喷支护45 d后进行纤维混凝土二衬喷射施工,可以避开应力的高峰,使支撑的中心向岩体内部移动.通过矿压显现观测证明纤维混凝土喷层试验段围岩稳定性好于素混凝土试验段.     

2种锚杆耦合支护的喷混凝土力学模型

为确定混凝土层受破坏时中性层的位置并探究不同支护方式下锚喷支护参数与围岩自承能力间的关系,以弹性力学理论为手段,分别将湿喷+管缝式锚杆与湿喷+树脂锚杆耦合支护视为简支梁与固支梁模型,得出这2种耦合支护模型的数学解析式;用数值方法得出混凝土层受破坏时中性层偏离质心的位移计算公式;结合莫尔-库仑准则得出巷道围岩自承能力与锚杆间距、混凝土喷层厚度及混凝土强度之间的力学模型;推导得出喷层厚度每增加10 mm,湿喷+管缝式锚杆与湿喷+树脂锚杆模型中岩体自承能力最高分别提高0.01 MPa与0.40 MPa,喷射混凝土的抗拉强度与围岩破坏所需最大主应力间大致呈线性关系,进而为合理优化巷道支护参数提供依据。     

巷道锚喷补偿收缩钢纤维砼支护结构数值分析

巷道支护结构稳定是煤矿安全生产的前提,结合巷道混凝土破坏特征和混凝土材料复合增强原理,提出喷射补偿收缩钢纤维混凝土作为支护材料。以朱集矿-965水平轨道大巷为工况,采用ANSYS数值软件对巷道锚杆-喷射补偿收缩钢纤维混凝土支护结构的稳定性进行数值分析。考虑围岩作用下锚杆与喷射补偿收缩钢纤维混凝土支护体系建立三维有限元模型。采用弹塑性D-P本构模型进行计算,得出围岩-支护结构体系下围岩的应力场、位移场、塑性区以及支护内力的分布规律。通过荷载步设置探讨巷道开挖对围岩稳定性的影响,以及支护结构的受力特征,找出巷道支护结构的"危险点"和围岩的应力集中区。提出喷射补偿收缩钢纤维混凝土的支护措施。通过工业性试验验证了该支护结构体系能够有效地改善和提高支护结构的稳定性。     

深井岩巷分步联合支护技术应用

通过现场调查、实验室试验、理论分析及现场监测等手段,得出了高应力巷道围岩的蠕变及支护方式的不合理是导致曲江矿大巷围岩失稳的主要原因,并提出了锚梁网喷一次支护,帮锚、注浆二次支护的分步联合支护方案.结合现场对巷道两帮收敛速率的监测,确定了锚索支护的合理时机.现场实践表明:金属网,梁及喷层的护表作用能加强锚杆支护对围岩应力的改善,并使围岩应力得到一定程度的释放;锚杆锚索支护有效结合形成的叠加拱承载结构在很大程度上提高了围岩的自我承载能力,且底角锚索可以有效地切断塑性滑移线,起到很好控制底鼓的作用;注浆能够提高围岩的残余强度,修复和加固围岩.分步联合支护技术能使各支护在时间及空间上实现有效的结合,并成功应用于曲江矿东大巷支护.     

聚丙烯纤维混凝土喷层在矿业工程中的应用

随着煤炭开采向深部发展,地压显现十分明显,围岩变形量大,巷道破坏严重,对安全生产和经济效益产生较大的消极影响。采用普通混凝土喷层,施工后不久易出现裂缝,甚至逐渐发展到剥落和掉块,丧失了对围岩的封闭和支护作用,特别是在一批新型可伸长锚杆相继问世以后,这一不匹配问题更加突出。将聚丙烯纤维作为煤矿巷道混凝土喷层的辅助加强筋,能有效的解决这一难题。通过对聚丙烯纤维混凝土喷层的工业性试验研究可知,聚丙烯纤维有效提高了喷射混凝土的粘聚性,使喷层抗拉强度高、韧性好,且有效降低混凝土的回弹率和用量,施工工艺简单。由于不增加施工难度和工程费用,且力学性能优良质量可靠,在煤矿锚喷巷道支护中的应用前景十分广阔。     

深部复杂应力环境下巷道破坏固-流耦合数值模拟分析

石嘴山一矿38区 600m轨道巷的稳定情况是影响矿井下组煤正常生产的潜在问题,本文基于岩石力学实验与现场工程调查的结果,对该巷道变形机理与破坏过程及规律进行固-流耦合数值模拟分析,得出注浆锚杆(索)与喷射混凝土联合支护方式是可行的,为巷道支护设计提供了理论依据。     

湿喷混凝土力学性能及其应用研究

干喷混凝土在煤矿大断面巷道中存在强度低、匀质性差,施工过程回弹率低、粉尘浓度大等问题,而湿喷混凝土是解决此类问题的最有效途径之一。对比干、湿喷混凝土抗压强度、轴心抗压强度、劈裂抗拉强度,湿喷混凝土强度明显提高,提高比率依次为49.3%、47.1%和47.2%,并通过现场塌落度实验确定水:水泥:砂子:石子=0.45:1.0:2.0:1.8,减水剂掺量为水泥0.8%的最佳配合比。其次采用FLAC模拟软件建立湿喷混凝土支护数值计算模型,分析干喷混凝土支护、湿喷混凝土支护后力学响应和位移情况。研究表明:湿喷混凝土支护条件下高应力区减少,应力变化更趋于平稳,巷道围岩承载力增加,稳定性更强。相对于干喷混凝土支护巷道最大水平位移和最大竖向位移分别减少了3.73%、10.8%,湿喷混凝土可在一定程度上减少巷道变形。     

湿喷法喷射混凝土在地下工程支护中的应用

综述了地下工程喷射混凝土的支护作用的原理,在简要介绍喷射混凝土的施工步骤基础上探讨了喷层病害原因及防治措施。     

巷道施工中锚喷支护技术分析

随着矿井开采数量的不断增加,巷道的支护问题已成为大家关注的课题。本文提出了锚杆喷射混凝土巷道现场施工技术,并对其工艺进行分析、探讨,从而加强技术施工,以确保巷道的支护质量和煤矿的安全生产。     

沿空留巷对于不同顶、底板岩性的原始巷道支护要求

近年来,随着煤矿开采经验的逐渐积累,各种原始巷道支护技术的快速发展.巷道的支护主要体现在空留巷的顶、底板以及图岩控制系统,根据不同的地质结构和顶.底板岩性,通常采用不同的支护技术.目前采用广泛的巷道支护技术是锚杆支护、锚喷支护、锚网喷支护、锚索支护、金属拱形支架支护等.本文,对巷道顶,底板岩性为泥岩时,巷道支护技术及支护要求作简要分析,并对后期维护中应注意的事项作简要介绍.     

岩巷掘进过程中支护工艺的要求和安全措施

本文主要从岩巷掘进过程中的支护材料类型,锚杆支护工艺、架设可伸缩型支架工艺、喷射混凝土工艺、锚索支护工艺等岩巷掘进支护工艺的各项要求,还有喷浆时的安全措施、对喷将人员的保护措施、钻眼时注意事项及安全措施、锚索施工的安全技术措施等安全措施作了简要的介绍。     

加强工艺管理,降低回弹提高经济效益

依据井巷喷射混凝土支护后期抗压强度低及回弹率高,致使人、财、物浪费严重的现状,提出改进和加强工艺流程管理等措施、办法,使井巷喷射混凝土支护达到科学管理和合理组织,以期实现提高井巷喷射混凝土支护的一次喷层厚度,且降低回弹、提高经济效益的目的。     

我国矿区锚网喷支护的应用状况分析

锚网喷支护是目前深基坑支护工程中采用较多的一种支护方式。它是喷射混凝土、锚杆、钢筋网联合支护的简称，作为一种先进的支护加固技术，在岩土质高边坡和大跨度地下工程，特别是在不良地质条件下，国内外已进行了广泛而成功的应用。本文对我国矿区在维护旧巷、阶段性煤仓施工、软岩大断面交岔点中应用锚网喷支护的状况及经济技术进行分析。     

新型混凝土喷层试验研究及工程应用

根据聚丙烯纤维混凝土结构力学原理,研究聚丙烯纤维混凝土喷层在煤矿锚喷巷道支护中适用性,结合淮北桃园矿区典型锚喷巷道工程,完成聚丙烯纤维混凝土喷层的合理配比及抗拉、抗压、抗剪等指标的室内试验.数值模拟结果表明,与普通混凝土喷层相比,聚丙烯纤维混凝土喷层中的应力分布较均匀,有较好的让压能力;工业性试验证明聚丙烯纤维混凝土喷层抗拉强度高、韧性好、回弹量低及工艺简单等特点,具有较高的推广应用价值.     

锚喷支护巷道聚丙烯纤维喷层新技术研究

聚丙烯纤维混凝土柔性喷层是软岩巷道支护中一种新型的喷层形式。通过对聚丙烯纤维混凝土的抗拉、抗压、抗剪等力学性质测试,分析了聚丙烯纤维混凝土对软岩支护的适应性。结合顾桥矿工程应用,从耐久性、抗渗性、经济性和施工技术等方面系统地研究了聚丙烯纤维混凝土喷层的性能。与普通混凝土喷层相比,聚丙烯纤维混凝土喷层中的应力分布较均匀,同时具有较好的让压能力。工业性试验表明,聚丙烯纤维混凝土喷层具有较高的推广应用价值。     

热害矿井中喷射混凝土支护对风流温升的影响

主要研究巷道由于采用喷射混凝土支护而使巷道表面凹凸不平,从而导致巷道的散热面积增加,进而影响风流温升的相互之间关系,本文做了对巷道有理论根据的简化,并形成巷道模型,在此基础上进行理论分析,最终得出在热害矿井中喷射混凝土支护是否可继续被采用。     

锚喷巷道施工工艺与支护技术的改进

本文针对锚杆——喷射混凝土巷道现场施工的工艺存在的问题,分析了巷道支护质量提高的制约因素,从加强技术管理、合理选择锚喷支护参数、合理改进施工工艺等方面提出了建议,以确保巷道的支护质量和煤矿的安全生产。     

不良岩体巷道的湿喷混凝土支护技术

通过分析传统支护理论与实践存在的不足,提出湿喷混凝土在不良岩体巷道支护中的支撑作用、充填与隔离作用以及应力转化作用;根据具体的工程背景,应用Barton的Q岩体分级及支护方法,提出采用湿喷混凝土+树脂锚杆的支护方案.研究结果表明:该支护方案实现了对不良岩体巷道的有效支护;湿喷混凝土直接成本与干喷混凝土直接成本近似相等,相同材料的湿喷混凝土平均强度比干喷混凝的平均强度高45%～85%,实现了对不良岩体巷道的支护需要;湿喷混凝土+树脂锚杆支护技术可替代传统的干喷混凝土+钢网+锚杆工艺,对不良岩体的支护具有独特优势.