极近距离煤层采空区下巷道支护技术研究

针对极近距离(薄夹矸)煤层开采,下煤层巷道顶板破碎难支护的问题,以南屯煤矿93下12工作面地质条件为背景,通过理论分析,研究了采空区薄夹矸下巷道桁架锚杆支护方式,得到了满足巷道支护要求的桁架锚杆支护系统参数;运用FLAC3D数值模拟,建立不同预应力桁架锚杆及普通锚杆支护模型,对比分析了桁架锚杆支护系统预应力的合理值及其支护效果。研究结果表明,当桁架锚杆支护系统预应力增至4t后,薄夹矸破碎巷道顶板下沉量趋于稳定,最大下沉量仅32mm,明显小于普通的锚杆、锚索支护方式。因此,高预应力桁架锚杆支护可有效控制破碎薄夹矸巷道顶板的失稳变形,提高顶板岩层的稳定性。     

基于渗流作用被锚巷道弹塑性分析

为研究渗流作用下全长黏结锚杆支护巷道围岩应力与位移分布,通过将巷道围岩视为均匀、连续的多孔介质,锚杆对围岩的支护反力与渗流作用力转化为圆形巷道轴对称径向体积力并同时作用于应力场,考虑锚杆对围岩参数的强化,建立力学模型,采用弹塑性分析方法,推导了围岩应力与位移弹性解析解和基于Mohr-Coulomb屈服准则的塑性解析解,求得巷道围岩塑性区半径和洞壁位移表达式,在此基础上可对理解渗流作用下锚杆支护巷道进行分析判断。结果表明:本文计算的理论解与FLAC~(3D)数值模拟结果相近,从而验证了本文理论的合理性;通过算例,考虑渗流作用对塑性区范围和洞壁位移影响更严重;锚杆长度和预紧力与塑性区范围和洞壁位移成反相关关系,锚杆排距与塑性区范围和洞壁位移成正相关关系。锚杆支护参数对支护效果更敏感。在相同的条件下,考虑渗流需要锚杆提供更大的锚固力。为避免渗流作用引起巷道失稳,可合理增大锚杆长度,缩小锚杆排距,增大锚杆预紧力。     

地应力作用下裂隙对锚杆预应力扩散机制的影响

为深入了解裂隙对锚杆预应力扩散机制的影响,采用将锚杆预应力在裂隙围岩中形成的应力场-锚杆预应力场从围岩应力场中分离出来的方法,系统地研究了地应力作用下裂隙位置、长度和倾角对锚杆预应力扩散机制的影响。研究发现:裂隙长度对锚杆预应力场的影响最显著、次为倾角、再次为位置。裂隙长度存在阈值;随其长度增加,拉、压应力峰值区位置发生转移,拉应力峰值单调增加,压应力峰值则先增大再减小。随裂隙向围岩深部移动,拉、压应力区位置发生互换,拉、压应力峰值总体呈减小趋势。裂隙倾角90°时的锚杆预应力场与30°~75°时的显著不同;随裂隙倾角增大,拉应力峰值按减小→增大→减小的规律变化,压应力峰值先减小再增大。     

地下厂房锚杆支护的反向传播神经网络智能化设计模型

水电站地下厂房的支护设计一般采用工程类比法,而西南地区高地应力、大跨度地下洞室的修建难度往往超出以往的工程,难以完全适应。亟待建立考虑复杂地质条件影响的围岩支护定量设计理论和方法。在29个跨度为18.0～34.0 m,强度应力比为2.00～80.8的地下厂房支护参数的基础上,采用反向传播(back propagration, BP)神经网络方法,训练出了地下厂房系统锚杆支护的智能化设计模型。该模型通过输入洞室跨度值和强度应力比对系统锚杆直径、间排距进行优化设计。采用对神经网络权重分析的方法探讨了洞室跨度和强度应力比对系统锚杆支护方案选择的影响程度。研究结果表明:基于BP神经网络的水电站地下厂房系统锚杆支护的智能化设计模型具有良好适用性和可靠性;在仅考虑强度应力比和洞室跨度的情况下,水电站地下厂房系统锚杆的支护设计应该优先考虑强度应力比的大小。     

深井高应力软岩岩巷支护技术研究

该文重点针对新汶矿区埋深大、高地应力带来的巷道支护难题,研究新汶矿区深井高应力软岩巷道支护技术.首先通过地应力测试和围岩分类为选择合理的支护方式提供依据,通过选择合理的断面形状提高岩巷承载能力,通过优化巷道布置,研发高强锚杆、锚索、高强W钢带等深部巷道支护材料,采用高强锚杆一次支护、联合支护、让压支护、钢管混凝土支架强力支护等多种支护方式确保了深井高应力岩巷及大断面硐室支护安全.     

鹤壁五矿深部高应力软岩巷道破坏机理及对策

针对鹤壁五矿深部三水平延伸轨道下山高应力软岩巷道支护问题,采用理论分析与数值模拟手段对其变形破坏机理及支护对策进行了研究.结果表明,在深部高地应力及软岩膨胀性作用力的影响下,巷道围岩内部积聚了大量的变形能量,单纯依靠多种支护形式的叠加,而不注重支护体与围岩之间以及支护体之间的耦合是巷道失稳的主要原因.为此,提出了锚网喷+锚索+底角锚杆+桁架耦合支护对策,即通过喷层封闭围岩,锚网柔性支护释放变形能,底角锚杆转移底臌塑性滑移作用力,锚索+桁架支护控制围岩整体变形,从而实现对高应力巷道围岩变形的有效控制.该技术在现场进行了成功应用,取得了良好的效果.     

桁架支护在松软煤层沿空掘巷中的应用

根据锚杆、锚索支护原理，通过实践分析了锚网索桁架支护在松软煤层沿空掘巷中的设计应用及施工技术，并对其矿压观测及技术经济效益进行了分析。     

潘三矿软岩巷道锚注支护研究及实践

运用软岩巷道支护弹塑性圈状模型理论,分析锚注工艺对巷道松动圈应力状态的改变,锚注支护结构体共同作用机理及参数作用.提出了软岩巷道的最佳支护时间、注浆压力、锚杆布置等参数,并通过对潘三矿西一采区石门修复工程的实践,探讨了软岩巷道的加固(修复)方案,提出的巷道加固(修复)技术在工程实践中得到了验证,并取得了较好的技术经济效果.     

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。     

节理巷道变形非均匀性与锚杆支护优化

采用UDEC数值模拟软件,分析了不同节理倾角下巷道围岩的变形破坏特点,并对锚杆均匀支护方案和非均匀支护方案进行了对比分析。模拟结果表明:节理巷道变形及锚杆受力存在严重的不均匀性。随着节理倾角的增大,巷道围岩变形值及破坏范围逐渐增大,最大变形值发生的位置由顶底板中部向左肩和右底角逐渐转移。锚杆支护应根据节理角度不同实行非均匀支护,即锚杆安装角度应大致沿节理法线方向,节理影响严重的部位应加长锚杆。非均匀支护不仅能显著减小围岩变形,也明显改善了锚杆受力状况,使锚杆受力趋于均匀,有利于各锚杆加固作用的充分发挥及围岩自身稳定性的提高。     

煤柱下高应力巷道锚杆支护技术研究

通过研究集中应力作用下巷道顶板及两帮的变形机理和破坏情况,确定高应力作用下巷道的支护方式为桁架锚索＋锚杆联合控制技术方案。该思路成功地应用于淮南矿业某矿的巷道支护中,取得了良好的支护效果和经济效益,可在类似条件下的高应力巷道中推广应用。     

巷道锚固体性能的相似材料模拟实验研究

巷道的支护技术对于煤矿安全生长非常重要。锚杆支护为主动支护,控制松软煤层巷道围岩变形效果好。本文报道了锚杆支护的相似材料模拟实验研究结果。经锚杆加固后,巷道的的弹性模量有较大提高、煤岩体的C值提高10%左右;随着锚杆布置密度的增加,锚固体的Ф值也逐步增加。提高锚杆锚固力可以有效地提高锚固体的承载能力。     

高应力软岩巷道预应力桁架锚索支护技术

曲江矿212风巷属于深部高应力软岩巷道,原有的"锚索+锚杆+梯子梁+金属网"联合支护并没有从根本上解决大变形问题.通过数值模拟与实践经验,在原有支护的基础上分析了巷道破坏的原因并提出了预应力桁架锚索支护方案.实践表明:预应力桁架锚索与传统锚杆、锚索相比具有抗剪强度高和有效加固两帮减少顶板下沉等优点,能减小塑性区范围,提高围岩的稳定性.     

锚杆支护对围岩稳定作用的弹塑性力学计算与应用

从弹塑性力学计算出发，用锚杆两端对围岩体内锚固区施加的两组夹紧力来考虑锚杆支护对巷道围岩应力状态改变的影响；而描述锚固围岩体力学性质的粘结力和内摩擦角并未改变，建立了锚杆支护对围岩稳定作用的弹塑性力学模型。通过计算，得到了不同锚杆支护强度和锚固区半径下的围岩应力及塑性区半径的理论计算公式；分析了锚杆支护巷道的围岩应力分布及塑性区变化趋势。并在井下巷道的锚杆支护参数选定中进行了实际应用，锚杆支护弹塑性力学计算的解析解在理论上为锚杆麦护的董化设计提供了依据．     

复合土钉支护的技术应用

本文结合工程实例，对锚杆支护技术理论、应用现状和发展趋势进行了探讨，针对锚杆在隧道、基坑、矿山等大型工程应用中的支护方法，计算理论及其安全评价等内容的研究现状进行了分析，同时对现在支护理论中存在的问题和不足之处及应改进的地方进行了讨论。     

动力扰动下既有隧道的动态响应及衬砌影响分析

基于现场监测数据,利用FLAC3D研究了拱桥铺隧道在动力扰动下的动态响应及衬砌产生的影响.研究结果表明:底部动载下,相对于无衬砌隧道,有衬砌隧道能改变除拱底外其它测点的运动方向,防止隧道内陷并能够有效减少隧道锚固壁位移;隧道锚固壁4个测点均承受压应力,且无衬砌支护时压应力值远小于有衬砌时,前者围岩表现更为"松散";有衬砌支护隧道拱肩处锚杆轴力出现中性点,而无衬砌支护时锚杆均为受拉,后者锚杆轴力峰值位置更靠近锚固壁,衬砌能有效分担围岩荷载并减小锚杆负载;有衬砌时锚杆轴力相对增速快且振幅大,而无衬砌支护隧道在应力波冲击后,锚杆轴力相对增速慢且振幅小,即衬砌能通过动态调整协助锚杆承担动荷载.     

晋华宫矿深部巷道复合顶板锚带网支护技术

本文根据晋华宫矿回采巷道深部地压复合顶板特点,用锚杆支护悬吊理论和组合拱理论进行锚杆支护初始设计,实现锚带网联合支护,并依据矿压观测数据分析验证,寻求最佳支护形式。     

煤巷锚杆支护稳定性的数值模拟分析

将数值模拟方法应用到某矿工作面回风顺槽煤巷锚杆支护设计中,根据实际条件和建立数值模型的原则,通过现场地质资料调查得到区域岩层地质力学参数作为模拟边界条件,建立了数值模拟模型。提出4种锚杆布置方案,通过模拟并对输出图形进行分析(主要是煤巷围岩和锚杆周围应力的分析),得到合理的支护方式。     

高应力软岩巷道支护新理论及应用研究

运用室内试验、理论分析和现场应用验证等多种研究手段揭示了围压恢复加固理论的基本原理,该理论的实质是基于岩石力学性质具有的围压效应,采用合理的支护与加固方法使卸除的围压尽快恢复,提高围岩自身的承载力进而实现巷道的稳定.对围压恢复的实现技术进行了分析论证,提出预应力锚杆和强化的护表结构是实现围压恢复的关键技术.按照围压恢复加固理论改进了某铁矿高应力软岩巷道的支护结构并应用于生产实践,解决了该矿高应力区软岩巷道稳定性差、返修率高等难题.图7,参11.     

综放沿空煤巷不同支护方式围岩变形演化规律的数值模拟

针对综放开采沿空掘巷围岩控制的问题,采用数值模拟方法,以山西兰花集团公司大阳煤矿3203综放回风顺槽为研究对象,利用FLAC3D计算程序系统模拟了留设5m煤柱护巷时回采巷道围岩和小煤柱应力演化过程,对无支护、有支护情况下的巷道顶、底板及两帮的应力分布特征,巷道围岩位移特征和沿空煤巷围岩破坏区演化规律进行了对比分析.结果表明,锚杆(索)支护形式能有效控制围岩变形破坏,并且施加锚杆(索)支护后围岩松动范围能有效控制在锚杆(索)锚固范围之内,为保证综放沿空煤巷的稳定提供了理论与技术依据.