深井软弱围岩联合控制技术及耦合叠加拱承载效应研究

为有效解决深井软弱围岩巷道稳定控制技术难题,以淮南某矿-962 m轨道大巷为工程背景,依据软岩应力-应变曲线及围岩应力变化和强度之间的关系,建立圆形巷道围岩破坏分区力学模型,将开挖后的巷道由表及里依次划分为残余区、塑性软化区、塑性硬化区及弹性区,以阐明锚杆(索)锚固系统变形失稳机制,并提出深井软弱围岩的控制要点及关键技术。在此基础上,提出高预应力支护构件遏制残余区扩展、有效的支护承载区发挥围岩承载能力、极大提高软弱围岩承载强度及完整性、薄弱部位补强支护形成完整承载圈等4个围岩控制要点,进而提出“以高强预应力锚杆(索)为核心,浅、深孔分次注浆为基础,底角与底板锚注加固为关键”的全断面强化联合控制方案。结合支护方案特点提出实现内、外承载的“耦合叠加承载拱”结构。该耦合承载拱将支护体与围岩的相互作用和所提供的径向支护力相统一,对锚杆(索)支护阻力具有显著的放大作用。研究结果表明：围岩残余范围随硬化系数、软化系数、支护阻力及内聚力和内摩擦角的增大而减小,随扩容系数的增大而增大,而残余区、塑性软化区、塑性硬化区的边界发生渐进式扩展变换是导致围岩大规模破碎和锚杆(索)锚固失效根本原因。通过工程计算...     

深井水平薄层顶板巷道支护原则及控制技术

针对深井巷道围岩变形特征和破坏特点所进行分析和研究,分析了深井水平薄层顶板巷道围岩强化控制技术原理:锚杆支护对巷道围岩应力场优化、围岩体强度强化以及围岩承载结构协调化,提出了相应的失稳变形控制对策。     

深井高地压软岩硐室围岩稳定控制技术创新与实践

丁集煤矿属于典型的＂三高一深＂矿井,深部开采软岩巷道支护问题一直困扰着矿井的生产。通过对-910m水平采区变电所支护方案优化,就硐室围岩稳定控制技术进行了探索,并通过现场实践,取得了很好的效果,创造了良好的效益。为深井高地压软岩巷道和硐室支护,提供了有益的参考依据。     

断层影响下千米深井巷道围岩破坏机制及控制

为解决深部巷道断层附近围岩变形量大的问题,以山东鑫汇金矿-1 070 m水平石门巷道为研究背景,现场调查发现巷道存在冒顶和片帮等隐患,且巷道断面尺寸在原有支护下2个月后由3.6 m×3.1 m缩减到3.1 m×2.5 m.采取修正后的Hoek Brown准则引入Hoek Brown常数(m1)、岩体地质强度指标(GSI)和扰动因子（D）3个参数,计算后发现临界失稳半径与Hoek Brown常数、地质强度指标和岩石单轴抗压强度呈负相关,与围岩应力和扰动因子呈正相关.在此基础上,通过数值模拟对比了原方案和 “超前管棚注浆支护+锚梁网喷+长锚索+钢支架”联合支护方案的效果,结果表明：巷道顶底板变形量最大分别减小了400和300 mm,底板变形量两帮变形量最大减小了200 mm,检验了支护方案的有效性.方案实施后,现场监测表明,巷道顶底板及两帮的围岩变形量维持在250 mm以内,巷道围岩状况满足工程的需要.     

动压巷道变形分析及围岩控制技术

针对受采动影响的巷道变形破坏严重,对动压巷道变形起决定作用的围岩破裂区进行理论分析,得到塑性区和破裂区交界处的径向应力和切向应力公式,作为围岩应力大小的参考依据;同时得到破裂区和塑性区半径公式,作为动压巷道围岩控制方案设计的依据,并结合锚杆支护理论,得到动压巷道围岩控制方案.最终在鹤壁五矿动压巷道工程试验中得到运用,巷道变形得到明显控制,说明锚杆加锚索加喷射混凝土的控制方案合理有效.     

煤矿深部巷道围岩控制技术

随着煤矿开采深度的增加,开采环境发生着不利的变化,给煤矿的安全生产来了极大的隐患。同时随开采深度增加,岩层压力显著增大、巷道位移量增大、支架损坏严重、巷道返修量剧增,巷道维护变得异常频繁与困难。本文从深部围岩的岩性变化论述入手,阐述了如何对深部围岩进行有效控制,以保障深部开采的有序进行。     

浅委浅谈煤矿巷道围岩控制技术

煤矿巷道围岩控制技术是煤矿企业的重点和难点，本文首先分析了影响巷道稳定的主要因素，重点论述了煤矿巷道围岩控制技术。确保煤矿安全生产及高效发展。     

注浆技术在深井强动压软岩巷道围岩控制中的应用

本文分析了注浆加固技术基本特点,探讨了注浆压力、注浆孔深、注浆孔间排距、注浆加固部位的确定条件,并且介绍了注浆加固技术在丁集煤矿深井强动压软岩巷道围岩控制中的实际应用。     

岩盐溶腔围岩应力分布规律的有限元分析

在有限元数值计算的基础上，分析了岸盐溶腔围岩地应力等值线图以及主应力随深度和水平方向的变化规律，探讨了溶腔顶板跨度、溶腔水压力以及岩盐层埋深等因素对岩盐溶腔围岩地应力分布的影响。研究认为，主应力一般将随深度的增大而增大；离岩盐溶腔的越近，岩盐溶腔对其周围地应力分布的影响程度也随之增大。随着顶板跨度的增加，在岩盐溶腔边界的地应力集中愈明显，且波及的范围愈大；随着溶腔内水压力的逐渐增大，岩盐溶腔围岩内的地应力集中逐渐削弱；随着岩盐层埋深的增大，岩盐溶腔围岩内地应力集中现象愈加明显，且其围岩内的地应力绝对值也将明显增大。     

回采巷道围岩结构特征及变形破坏规律研究

通过对西山、汾西，霍州等矿区９个煤矿２１个煤层的调查统计，将回采恭延顶板按岩层结构分为多层薄层顶板，复合顶板、厚层整体顶板和厚煤层顶板４种类型，并对典型围岩结构进行了相似材料模拟试验。     

深井岩巷破坏机理与支护优化研究

岩巷的稳定性评价与支护设计对深井岩巷掘进和维护十分重要。为了开展深埋煤矿岩石巷道围岩稳定性分析和锚网支护参数优化分析,以文家坡煤矿深埋一号辅助运输大巷为工程背景,采用多种监测手段完成了岩巷变形特征的实测分析,然后运用数值模拟的方式从巷道围岩塑性区发展规律和围岩应力变化特性两方面分析了巷道围岩变形破坏机理,最后根据现场监测和模拟结果优化了该巷道的支护方案,并进行了模拟验证。结果表明:随着巷道不断地向前掘进,巷道两帮围岩塑性区厚度先增大直到逐渐稳定,自重引起的水平应力使巷帮向巷道内收敛,顶板产生剪切破坏,两帮产生劈裂破坏;原支护方案作用下巷道围岩变形量非常小,锚杆(索)支护方案过于保守。将帮部锚杆长度由2.7 m优化到2.3 m后,在其他支护参数保持不变的情况下支护可以满足巷道稳定性的要求。     

深井巷道围岩滞后注浆加固的合理时间

合理滞后注浆时间的确定是深井巷道围岩加固支护技术的关键,在分析深井巷道最佳支护时间原理的基础上,以望峰岗矿-817 m水平巷道为研究背景,通过现场实测及UDEC数值模拟对巷道掘进后围岩变形及裂隙发育特征进行深入研究,获得了深井巷道围岩滞后注浆加固的合理时间。结果表明,注浆加固应在巷道剧烈变形阶段后的缓慢变形阶段初期,在巷道围岩裂隙发育相对稳定时,合理时间为巷道掘进后15～20 d。工程实践表明,合理时间的滞后注浆有效地控制了深井巷道围岩稳定性。     

东海煤矿深部巷道支护技术

煤矿深部巷道围岩压力大,超过其围岩的抗压强度。同时,采区巷道受动压的影响,巷道围岩变形破坏严重,影响正常生产。课题组采用优化巷道断面设计、加强关键部位支护强度、降低局部围岩应力等措施,使得围岩整体协调变形。现场实验表明,东海煤矿埋深1000m的巷道经受了两个回采工作面的动压影响,围岩受力状态良好,达到了预期目标。     

膨胀岩巷道变形及其控制的数值模拟

根据湿度应力场理论与温度应力场理论控制微分方程中存在的类比关系,通过参数转换,将求解湿度应力场问题转化为求解温度应力场问题。并利用ANSYS软件系统中的温度应力场分析功能,对地下开采中膨胀岩巷道遇水和地应力耦合作用问题进行了数值模拟。得到不同支护强度条件下的膨胀岩底板巷道围岩遇水作用后的应力和变形分布,并与无水作用情形作了对比分析。研究结果可为膨胀岩巷道围岩变形控制提供理论依据。     

巷道围岩卸荷破坏裂隙发展模型试验研究

为了深入研究巷道围岩卸荷破坏裂隙发展规律,针对试验考察巷道突然开挖卸荷后周边围岩裂纹的扩展状况,自行设计巷道卸荷试验装置和试验方法,采用有机玻璃板模拟围岩,中心挖去缺口部分代表巷道,遵循试验模拟的相似模型准则来设计试验,并采用高速摄影方法对模型裂缝的发展进行拍摄.试验结果表明:围岩中的弱面不但是加载过程中最容易破坏的位置,也是卸荷破坏过程中强度最薄弱的位置;裂纹的扩展方向与主要卸荷方向垂直,属于拉伸破坏类型;卸荷后在巷道的角部产生了拉应力集中.     

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.     

唐口煤矿深部软岩巷道支护技术研究

通过对唐口煤矿深部高应力软岩巷道的FLAC 3D数值模拟,揭示了深部高应力软岩巷道开挖后的围岩应力场、位移场及塑性区的演化规律;提出了锚注联合支护技术,对比研究了3种支护方式的支护效果,并在施工过程中通过现场监测及时反馈监测信息进行支护方案及参数优化设计。工程实践表明,锚注联合支护技术能够较好地控制深部高应力软岩巷道围岩的大变形、强流变和底臌。     

矿井巷道围岩与支护系统稳定性的耗散结构

巷道围岩压力与支护能力是一个相互作用与反作用的关系,两者之间必须协调才能取得较好支护效果.将巷道围岩与支护看作是一个复杂系统,利用耗散结构理论分析和研究围岩与支护系统的稳定性,分析了巷道围岩与支架之间的相关性,得出围岩支护的稳定性与支架的支撑能力和围岩的适应性关系.     

承压含水层顶板软岩巷道支护研究

本文就扎赉诺尔煤业公司铁北矿巷道支护状况差、随时都可能发生顶板事故、安全生产没有可靠保障、矿井健康发展将受到制约的生产实际状况,指出了巷道支护改革的必要性,对软岩巷道的特性、矿压显现特点、巷道围岩破坏类型进行了分析,提出了解决方法,论述了软岩巷道支护应遵守的原则与采取的措施和改革方法,阐述了适合铁北矿的巷道支护方法,以...     

深部高应力巷道的非对称大变形

针对深部巷道尤其是倾斜岩层中的巷道围岩大变形问题,根据和分解有限变形力学理论,采用深部工程软岩大变形力学设计与分析系统(LDEAS)对旗山-1000 m 水平北翼轨道联络大巷的开挖过程进行了数值模拟.结果表明,倾斜岩层中巷道出现底板臌起、两帮缩进,顶板出现大面积的下沉;底板臌起、两帮缩进量的最大值和顶板的最大下沉量均随着巷道底板下岩层弹性模量的降低而呈增大的趋势.和分解增量法分析模型下巷道顶板的最大下沉量要小于两帮的最大收缩量,但是极分解增量法分析模型下巷道顶板的最大下沉量却大于两帮的最大收缩量.