近距离煤层巷道锚杆锚索联合支护参数数值模拟研究

基于甘庄煤矿近距离煤层巷道锚杆锚索联合支护参数设计,从近距离煤层巷道围岩实际及本矿巷道支护现状出发,采用MIDAS/GTS数值模拟,分析了近距离煤层巷道围岩位移、应力分布及破坏范围;研究了不同因素对巷道围岩变形与破坏的影响,设计得出合理的支护参数,进而提高锚杆锚索联合支护参数设计的科学合理性及实用可靠性,进一步发挥锚杆支护技术的潜力,为近距离煤层巷道支护提供理论依据及技术支持。     

浅埋近距离煤层群工作面运输顺槽支护方案FLAC模拟

陕北某煤矿主采煤层2,4层煤为浅埋近距离煤层。为满足生产要求,1402运输顺槽需进行返修支护,由于受上部2层煤采空区影响,巷道部分顶板已经冒落失稳,支护困难。文中应用FLAC模拟软件建立相应的计算模型,分析了近距离煤层群开采引起的应力变化,结合现场监测结果进行分析,得到运用锚索与托梁联合支护下浅埋近距离煤层运输顺槽围岩变形规律。现场试验表明:返修支护方案是可行的,保证了运输顺槽巷道围岩的稳定,满足了该煤矿安全生产的需要,提出的锚索与工字钢联合支护技术对类似工程有一定的参考价值。     

旧街矿近距离煤层采空区下工作面掘进巷道支护研究

旧街煤矿8、9煤层为近距离煤层,9101工作面位于上部8煤层工作面采空区下,煤层层间距仅为0.3~3 m,上煤层开采造成开采范围内的层间岩层(上煤层顶板,也是下煤层的顶板)变形破坏、裂隙发育,自稳性和完整性损失严重,下煤层工作面巷道顶板锚网支护无法起到应有作用,部分区域顶板甚至无法实施锚杆支护。该文根据近距离煤层9101工作面实际地质和开采条件,选取"架棚和帮部锚网"联合支护作为采空区下掘进巷道支护方式,并确定了支护参数,通过现场实施和优化,保证了掘进巷道的良好支护,巷道得以正常掘进。     

采动影响下回采巷道围岩控制技术与区段煤柱尺寸优化

区段煤柱合理宽度直接影响动压回采巷道围岩控制效果。本文针对崔家寨矿5~#煤层E12505工作面地质条件,提出采用锚梁网索联合支护技术控制围岩变形,并对支护参数进行系统优化。继而根据三维应力状态下煤岩体的极限平衡理论,推导出合理煤柱宽度理论值,同时采用FLAC~(30)模拟软件分析不同宽度煤柱受力状况。理论计算与数值模拟结果综合对比,确定了崔家寨矿5~#煤层回采巷道合理支护参数及煤柱尺寸(6~7m)。研究成果为复杂应力条件下巷道围岩稳定性控制、煤柱宽度的合理留设提供了理论依据。     

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。     

近距离煤层复合顶板支护技术探讨

本文针对近距离煤层复合型顶板条件下,围岩易变形冒落特征,采用工程类比和理论计算的方法,将支护的形式设计为锚带支护,突出了让压承载,有效地控制了顶板,保证了近距离煤层复合型顶板条件下巷道的安全使用。     

近距离煤层开采对上煤层煤柱氧化影响与治理研究

为研究下部近距离煤层开采引发上煤层工作面煤柱氧化问题,以某煤矿9#煤层2394工作面回风顺槽煤柱为研究对象,研究了其下方12#煤层2322工作面开采后采空区上方“两带”分布高度特征和下山边界影响区的范围。研究结果表明,该回风顺槽煤柱处于下煤层工作面采空区上方裂隙带及下山边界影响区范围内。同时,运用FLAC3D模拟了该煤柱内的应力、位移和变形破坏特征,模拟结果表明,下方12#煤层工作面开采是造成了9#煤层回风顺槽煤柱变形破坏的主要原因。由于煤柱破坏变形及在掘进正压通风的影响下,该煤柱内出现了高温氧化现象。通过采取煤层注水、喷浆隔氧、保障通风等措施,消除了煤柱火灾隐患。     

联合支护方式在童亭软弱煤层巷道中的应用

对于围岩条件恶劣的巷道,单一锚杆支护已不能取得很好的支护效果.尤其是在软岩煤层巷道中,其流变性突出,支护效果不易保持,往往在较短时间内又出现图岩变形量过大的现象.应用锚梁网索联合支护,有效控制巷道破坏变形,解决复杂条件下巷道支护问题.论文通过对童亭矿7煤层复杂条件下采用锚梁网索联合支护技术控制图岩变形,取得了良好的效果,经济安全效益显著.     

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。     

支护强度对沿空掘巷煤柱稳定性影响

掌握沿空掘巷窄煤柱采空区侧已有支护结构对煤柱稳定性的影响.采用FLAC3D有限差分数值模拟方法,研究不同支护强度条件下窄煤柱的变形和破坏规律.研究结果表明:上区段工作面回采和沿空掘巷对煤柱稳定性的影响较大,窄煤柱采空区侧的煤体先于巷道侧进入塑性区,变形量远大于巷道侧;采空区侧的支护结构对限制煤体塑性区扩展的作用不明显,支护强度对煤柱稳定性的影响较小;采空区侧的支护结构很容易失效或强度发生严重衰减,巷道侧的支护结构受采动影响小,护强度对窄煤柱稳定性的影响程度大于采空区侧.     

极松散煤层复合支护技术研究

针对巷道所处煤层松软、埋深大、蠕变变形难以控制的问题,以芦岭煤矿为研究背景,在分析芦岭煤矿巷道原支护变形大的基础上,提出"平顶棚+梁锚注+网布"的复合支护技术.运用ABAQUS软件对新支护形式蠕变前后的应力及位移分布情况进行仿真模拟,给出了巷道顶中、底中和帮部中点的蠕变位移曲线,并与现场监测数据进行了对比分析.结果表明:采用"平顶棚+梁锚注+网布"巷道围岩支护方案,能有效控制围岩的蠕变变形,巷道顶板最大蠕变量仅为4mm,两帮移近量为60mm,底臌蠕变量为174mm,巷道总变形量减小,现场监测结果与数值模拟结果十分吻合且在巷道开挖13 d后变形趋于稳定,满足安全生产的要求,为极松散煤层巷道围岩的加固及支护提供借鉴.     

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。     

瑞能煤矿区段煤柱中巷支护技术

在瑞能煤业有限责任公司采空区留下的相临的2条块区段煤柱中间试掘运输巷和回风巷(简称区段煤柱中巷)。由于2条巷道均出现压力大,造成巷道难以支护,影响正常掘进。以该矿区段煤柱中巷支护为工程背景,采用三维有限差分法数值计算软件(FLAC3D)分析巷道掘出后围岩的应力场和位移场并对不同支护方式巷道的变形破坏机理进行对比性模拟,并根据模拟实验结果制定支护方案,为区段煤柱中巷支护方案的优化确定提供科学依据。     

深部高地压条件下沿空巷道窄煤柱宽度确定及支护设计

汶南煤矿131106工作面下平巷(下称运输平巷)为深部条件下沿空掘进巷道,受深部高地压及回采动压影响,巷道维护十分困难。通过理论计算与数值模拟研究对窄煤柱的宽度进行合理优化设计,提出了深部高地压条件下沿空巷道高强度锚网索支护设计方案,后期通过刷帮、落底施工,有效控制了巷道的围岩变形,既保障了该巷道在131106工作面生产期间的安全服务,又提高了煤炭资源回收率。     

软岩巷道支护优化设计与模拟分析

基于云南观音山煤矿已有的煤层地质条件,针对位于泥质松软岩层中的二井+1100m水平运输大巷破坏严重,原软岩巷道支护设计不能满足使用要求,重新优化了支护参数,并进行模拟分析。采用数值模拟软件FLAC3D,建立了原支护巷道工程地质力学模型,分析巷道变形破坏过程中的应力分布情况,巷道周围形成"两侧"应力集中,常常造成巷道两边剪坏,无锚索支护时,巷道拱顶应力集中程度较高。根据结果重新进行了锚网索支护参数设计,并进行了对比分析。结果表明:增加了锚网索支护后,剪应力分布较为均匀,使巷道深部岩体也承担了浅部围岩的支护荷载,从而减小了巷道的变形量,通过锚索的作用,调动了巷道深部围岩的强度,从到了对巷道浅部围岩的支护效果。     

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。     

袁店一矿构造破碎区锚注支护技术研究

本文分析了袁店一矿102采区巷道变形影响因素,即构造发育、围岩碎胀和埋藏深,并制定了锚喷与锚注联合支护的修复方案,并对巷道进行了长期监测．结果证明锚喷与锚注联合支护能较好的控制巷道围岩变形,维持了巷道的稳定性。     

近距煤层开采巷道保护煤柱实验研究

利用相似材料模拟实验，通过对近距离煤层在不同开采条件下巷道围岩变形及压力分布特征的分析，研究了保护煤柱合理尺寸及支护设计主导因素     

特厚松软煤层巷道破坏机理及控制技术

为解决同煤集团王坪矿8#煤层松软、厚度大的巷道支护问题,采用FLAC3D对巷道支护形式进行模拟,分析了围岩应力、位移分布以及塑性区变化,设计出了锚网索+锚注+特殊段封闭式金属支架的联合支护方法,结合两帮2种锚杆的位移对比和实时监测.研究结果表明:该种支护形式有利于控制特厚松软煤层巷道的变形,保证了围岩的稳定性,对类似具有松软、厚度大特性的巷道支护和深部煤层的开采提供了可行的支护方式,拓展了联合支护在煤矿中的应用.     

小煤柱高应力掘巷技术应用

小煤柱高应力区掘巷,使巷道处在采动压力影响范围内,支护是保证沿空高应力掘巷,有效控制围岩变形破坏。据此选择了以高强度预应力锚杆和锚索为主体的螺纹钢锚杆、钢绞线锚索、w型钢带、菱形金属网组成的锚带网一锚索组合支护方式。现场应用表明锚网带联合支护在特厚复合顶板动压区内小煤柱高应力掘巷有效支护方式。