杜强[1]2013年在《柿花田煤矿“叁软”不稳定煤层回采巷道支护技术研究》文中提出贵州渝能矿业有限责任公司柿花田煤矿不稳定煤层回采巷道随着煤层倾角和厚度的变化需要挑顶或（和）挖底，且受支承压力及掘进扰动、软岩膨胀等作用，支护更加困难，严重制约煤矿生产和安全。“叁软”不稳定煤层回采巷道极易冒落片帮，掘进支护难度极大，困扰矿井改扩建安全施工，导致矿井投产期持续延误。可见该矿的“叁软”不稳定煤层回采巷道支护难题亟待解决。该矿首个综采面的11071回采巷道处于典型的“叁软”不稳定煤层中，且发生多次煤与瓦斯突出。巷道掘进过程中，就经常遇到严重冒顶、片帮、底鼓，支护难度大，维护困难。随着巷道掘进长度的加大，掘进时间的延续，支护问题将更加突出。本文综合运用现场调研、室内实验、数值模拟、理论研究和现场观测相结合的方法，对柿花田煤矿11071“叁软”不稳定煤层回采巷道围岩变形破坏机理和控制技术进行了研究。通过现场调研，厘清了柿花田煤矿“叁软”不稳定煤层回采巷道的支护现状及存在的问题，对回采巷道顶底板及煤层进行了煤岩力学参数测定，结合现场“叁软”不稳定煤层回采巷道地质及掘出的巷道成形不规则的状况，总结了“叁软”不稳定煤层回采巷道围岩变形破坏和支护的技术难点。采用FLAC3D有限差分数值分析计算软件，对“叁软”不稳定煤层回采巷道模拟在5种支护形式下巷道围岩的位移、应力分布及围岩塑性区大小等情况，初步确定出较为合理的支护方式；通过物理相似模拟实验，分析了巷道围岩变形破坏特征，提出了基于不破顶的“叁软”不稳定煤层回采巷道采用五边形断面的“锚杆锚索+金属网+W型钢带+喷浆”支护以及压力大处的半圆拱断面补架可缩支架的联合支护方案，对坡顶软煤采用超前管棚护顶，改善巷道成形，减少背顶量。综合研究结果得出“锚杆锚索+金属网+W型钢带+喷浆”，必要时架设可缩支架联合支护是此类巷道支护的最佳方案。对研究所确定的“叁软”不稳定煤层回采巷道支护方案进行现场试验，结果表明优化后的支护方案技术优越经济合理。本研究结果对于“叁软”不稳定煤层回采巷道支护具有指导意义，也可供类似煤层赋存条件的巷道支护借鉴。
宋振宇[2]2007年在《林西矿深部回采巷道锚网索联合支护研究与应用》文中提出开滦集团林西矿业公司是一个已经开采120年历史的老矿井,随着开采深度的增加,巷道压力显现严重,巷道维护困难,依靠原来传统的棚式支护很难保证安全生产的需要。本文通过对1091-2工作面风运道采用锚杆-锚索联合支护的形式的设计、施工并通过安设监测仪器进行顶底板变形、两帮变形及锚杆受力等数据观测和分析,得出在林西矿业公司深部高应区回采巷道采用锚杆支护是行之有效的支护方式,给出了林西矿业公司锚杆支护安全经济合理的支护参数,并提出深部高应力回采巷道的支护对策。
孙玉成[3]2007年在《近距离煤层群巷道锚杆支护优化设计》文中研究指明钱家营矿属于近距离煤层群开采,为减少资源损失,提高回采率,一般采用5m小煤柱护巷。采用锚杆支护后在一定程度上提高了安全性和工作效率;但由于锚杆支护巷道遭受多次采动影响,使得巷道围岩变形严重,断面收敛率高,严重制约了矿井的高产高效建设。本文针对钱家营矿近距离煤层群开采和小煤柱巷道锚杆支护变形的特点,紧密结合工程实际,采用理论分析、数值模拟、和现场实践等多种技术手段,开展了受多次动压影响的小煤柱巷道锚杆支护技术研究,获得了邻近工作面开采、本工作面开采和上覆煤层工作面开采对5m小煤柱变形的影响规律;采用FLAC数值分析,再现了5m小煤柱及锚杆支护巷道的变形破坏过程,获得了5m小煤柱锚杆支护巷道在多次动压影响下的变形量、应力分布和破坏范围;采用悬吊理论和组合梁理论,对小煤柱锚杆支护巷道的支护形式和支护参数进行了设计,提出了小煤柱锚杆支护巷道的优化设计方案。在此基础上,选取典型巷道开展了小煤柱锚杆支护巷道的现场实践,监测结果表明,实验巷道段锚杆支护参数设计合理,布置得当,支护效果良好。
李大旺[4]2007年在《断裂构造区域深井回采巷道锚杆支护技术研究》文中进行了进一步梳理回采巷道是矿井生产的行人、运输及通风等不可缺少的通道，其围岩控制的好坏对矿井生产有着极大的影响。目前，根据矿井开采深度划分，我国许多矿井已进入深井开采行列，且全国的平均开采深度以每年8～12m的速度逐年加深，解决深井断裂构造区域煤层条件下的回采巷道围岩支护问题，对于进入深井开采的矿井而言具有重大意义。断裂构造是最常见的地质构造，断裂构造区域内的结构面基本上呈无序排列，根据断裂构造的结构面类型和分布特征，断裂构造区域可分为节理型断裂构造区域、断层型断裂构造区域及节理．断层复合型断裂构造区域叁种类型。本文对断裂构造区域深井回采巷道围岩的地质结构特征及力学环境进行了分析，列出了单结构面岩层(岩体)用主应力差来判定结构面发生滑动的判定准则，当结构面的剪应力超过其抗剪强度时，结构面开始滑动，并且在一定条件下产生不沿结构面的滑动即破裂，这两种现象在工程实际中则表现为滑移和离层。另外，在总结了深井断裂构造条件下巷道的围岩状态特点的基础上利用ANSYS软件对不同断裂构造区域下的深井回采巷道开挖后无支护状态进行了有限元数值模拟，得出巷道围岩变形特点、应力分布特征以及断层对不同位置巷道开挖的影响程度，并根据巷道变形、受力不均衡等特征提出了巷道的支护原则和锚杆支护方式，即加强巷道薄弱部位高强度可延伸锚杆支护。最后，结合王家寨煤矿1216工作面回风巷的工业性试验，在F_(1-3)断层及其伴生断层的影响下进行了巷道支护设计，验证了对断裂构造区域深井回采巷道支护方法的有效性。
张斗群[5]2015年在《黄岩汇煤矿矿压显现多参量监测及巷道支护研究》文中研究表明煤炭是我国的基础能源,但煤炭资源赋存条件差,90%以上的煤炭产量来自于地下开采。随着开采深度的加大和赋存条件的恶化,煤炭开采的力学环境、煤岩体的组织结构、基本力学行为和破坏特征及工程响应等变得复杂,由此引发的煤矿安全事故严重制约了煤炭的高效安全开采。目前,在国内以围岩力学性质测定为基础,矿压监测资料为辅助的采区巷道优化设计体系也日益受到重视。采区矿压显现规律的观测不仅保证工作面安全生产,而且能够验证工作面支架选型,并优化上下顺槽的巷道支护技术。因此,开展大采高工作面煤炭安全高效开采关键技术的研究,以及矿井首采工作面的巷道围岩物理力学测试和采场巷道矿压监测工作,对于提高巷道支护设计的合理性,确保巷道安全,降低支护成本,实现高产高效具有重要意义。同时,对于保证我国煤炭工业的持续、安全发展,保障能源的安全供给具有重要工程指导价值。黄岩汇煤矿以往工作面巷道支护设计依靠经验进行,当出现较大矿压显现时,采用加强支护形式,这种方法在浅部、简单煤层开采中还可以适用,但随着采高增加、开采速度加快、逐渐向深部开采的趋势下,仅仅靠经验来支护就不能满足安全生产要求。为此,急需采用先进的支护理念来科学的维护巷道围岩的稳定性;首先要进行地应力测试,以掌握采区附近构造应力的大小和方向;同时要对巷道围岩进行物理力学性质测定,只有熟悉围岩的力学属性,才能针对性地提出科学合理的支护方案;同时,及时有效的矿压监测可以掌握采区和工作面巷道来压规律,同时也可以有效的检验巷道支护体系的有效性。本文针对上述问题,以15107孤岛工作面为研究对象,采用现场调研、实验室力学实验、松动圈测量、计算机数值计算、现场监测等方法,全面掌握了巷道围岩的物理力学参数、巷道松动圈范围等基础数据,提出合理有效的支护设计方案,取得了以下主要成果:(1)采用单轴抗压强度试验、岩石劈裂试验和叁轴压缩试验,得到了煤岩的单轴抗压强度、抗拉强度及煤岩的内聚力和内摩擦角,15号煤单轴抗压强度13.8MPa,弹性模量2914.8MPa,泊松比0.332,抗拉强度0.86MPa,内聚力2.06MPa,内摩擦角42.96°;底板泥岩抗压强度70.71MPa,弹性模量21586.9MPa,泊松比0.287,抗拉强度5.3MPa,内聚力17.5MPa,内摩擦角56.25°。(2)通过现场监测得出,工作面回采巷道变形破坏特征体现在四个方面:巷道全断面收缩、巷道底鼓严重、顶板离层量大和支护构件破坏严重。从围岩强度、围岩应力和支护方式叁个方面分析了巷道失稳的原因,提出巷道围岩强度较低以及开采扰动大、应力环境复杂和巷道帮部支护强度偏低是引起巷道变形的主要原因。(3)通过工作面回采巷道松动圈测试发现轨道顺槽顶板发育3个破碎带,第一破碎带宽0.1m左右,紧邻巷道顶板;第二破碎带宽0.1m~0.15m,集中在巷道上方1m左右的位置;第叁破碎带宽0.15m~0.2m左右,集中在巷道上方2m左右的位置,顶锚杆长2m,外露100~150mm,此处紧邻顶板锚固区。此外,随着工作面的不断推进,顶板裂隙不断扩展,距离工作面5m处顶板2m范围内新增5条较为明显的破碎带,宽度在0.05m左右;距离工作面5~15m范围内顶板上方3~5m发育2条宽约0.05m的破碎带,5m以上岩石较为完整。(4)在不受采动影响时巷道顶板发育2个破碎带,第一破碎带宽0.1m左右,紧邻巷道顶板;第二破碎带宽0.1m~0.15m,集中在巷道上方2m左右的位置,巷道煤柱帮侧距巷道表面0~0.25m裂隙较为发育,锚固区外较为完整。因此,根据岩石力学性能测试结果和巷道松动圈观测结果可知,巷道支护设计优化如下:锚杆长度由2.0m增大到2.5m,直径由20mm增大到22mm。将原来锚杆的木托盘取消,将120×120×8mm弧形钢板托盘优化为150×150×10mm碟形钢托盘。帮部配合规格2000×88mm的钢筋梯梁,由φ14的Q235圆钢制作而成,有利于锚杆载荷向围岩的扩散和提高增荷速度。帮部煤体较为破碎采用中空注浆锚索,在施加高预紧力的同时,可以实现对巷道表层破碎煤体的加固,浆液采用水泥浆,注浆压力1~2MPa。(5)在15111工作面顺槽进行了工业性试验,监测结果表明,顶板最大下沉量为80mm,顶板最小下沉量为41mm,顶板下沉速率最大为3.33 mm/d;小煤柱帮最大变形量为240 mm,小煤柱帮最小变形量为50 mm,小煤柱帮移近速率最大为8.33 mm/d;实体煤帮最大变形量为130 mm,小煤柱帮最小变形量为10 mm,小煤柱帮移近速率最大为6.8 mm/d;说明巷道两帮围岩变形以小煤柱帮为主,小煤柱帮变形量占两帮变形量的57.1%~83.3%,但巷道小煤柱帮整体变形并不大,表明确定的护巷煤柱宽度是合理的。
刘玉卫[6]2009年在《高应力—膨胀型软岩巷道变形破坏机理与支护研究》文中提出白皎煤矿深井高构造应力软岩巷道支护,是长期困扰矿井正常生产的技术难题。深井巷道处于高地应力环境中,如果存在高水平构造应力,将给煤矿巷道支护带来很大的难度,而在此条件下的膨胀性软岩巷道支护,也是尚待攻克的技术课题。因此,研究高地应力软岩条件下的巷道支护,具有重要的理论和实践意义,是保证深部矿井安全开采的关键。本文从软岩的概念着手,探讨了软岩特征、力学属性及其分类;现场取样测定了围岩物理力学性质和矿物成分,得出巷道底板为膨胀性粘土岩和泥岩,揭示了白皎煤矿巷道底板易发生底鼓的主要原因,确定了矿区软岩巷道属于高应力-强膨胀复合型软岩。现场调查与实测,系统地分析了白皎矿叁种典型软岩巷道(回采巷道、底板道、下山巷道)的变形规律和破坏特征。回采巷道受采动和底板软岩的影响,易发生片帮和底鼓;底板道、下山巷道不仅受采动、软岩等因素的影响,还受到水平构造应力的影响,造成两帮移近和底鼓。通过数值计算,得出了巷道在不同支护条件下变形破坏的特征,揭示了巷道变形与破坏机理。巷道破坏区主要是拉破坏区和剪破坏区,顶板虽能得到较好的控制,但两帮和底板却得不到有效的控制,顶底和两帮移近量大,底鼓明显。支护的关键在于加强帮部和帮角的控制,并做好两帮和底板支护的衔接。在研究巷道顶板受力情况下,提出了顶板的“极限自稳平衡拱”的概念,并给出了平衡拱理论计算公式。同时,分析了帮破坏与顶板的关系以及底鼓的影响因素和治理措施。提出了“治顶先治帮,治帮先治底,肩脚是关键,整体控制”的支护原则。最后,通过数值计算和理论分析,分别提出了回采巷道锚网加钢梁及锚索加强支护,底板道与下山巷道的锚网(索)及优化断面的软岩巷道支护方案,并进行了工程实践,为同类巷道支护提供了有益借鉴。
张福祥[7]2002年在《回采巷道锚杆支护监测技术研究》文中研究指明锚杆支护质量监测是保证锚杆支护质量和安全生产的重要工作。本文通过对巷道围岩的变形监测、锚杆锚固力监测达到对锚杆支护质量的监测。通过本论文的工作，研制了深部多点位移计，具有易于加工、安装方便、成本低、读数精度高等优点，既可用于巷道顶板深部位移的监测，又可用于顶板离层的监测。编制了易于操作、功能齐全、运行稳定、安全可靠的锚杆质量监测软件。最后在铁法晓南矿西叁405巷道进行了实际应用，为保证矿山安全生产，提高工作效率，发挥了重要作用。
李渊海[8]2007年在《王家山矿大倾角综放工作面平巷锚网支护技术研究》文中研究说明王家山煤矿大倾角综放开采中工作面平巷变形破坏比较严重,巷道维护工程量大,是制约工作面实现安全高效生产的主要因素之一。因此研究解决大倾角综放工作面平巷支护问题对王家山煤矿具有重要现实意义。本文通过对大倾角综放工作面平巷围岩变形破坏的观测,分析总结了王家山煤矿大倾角综放工作面平巷变形破坏的基本特征,对大倾角综放工作面平巷锚网支护的主要参数进行分析研究,在此基础上,提出了王家山矿大倾角综放工作面平巷的合理锚网支护方案,为大倾角条件下工作面平巷支护方式及参数的合理确定提供了依据。大倾角综放工作面平巷变形破坏特征与一般的水平或缓倾斜煤层工作面平巷存在着明显不同。大倾角综放工作面平巷变形量较大,巷道断面变形不对称,煤层底板侧的巷道顶底移近变形量大,巷道底鼓明显。大倾角综放工作面平巷锚网支护时,锚杆应该采用不对称布置方式,巷道断面采用园角微拱矩形效果较好。王家山煤矿407工作面平巷后期掘进施工试验及支护效果观测表明,本文提出的大倾角综放工作面平巷锚网支护方案可以有效地控制巷道围岩变形破坏,获得了良好的支护效果,同时验证了本位提出的大倾角综放工作面平巷锚网支护方案的合理性。
张文华[9]2010年在《大跨度煤巷锚杆（索）支护技术研究》文中提出随着锚杆锚索支护技术的不断发展,一般地质条件下普通巷道的锚杆锚索支护技术已经相当成熟,近几年来,为了引进大采高设备,巷道的断面尺寸越来越大,现有的锚杆锚索的支护设计方法已经不能满足要求。能否解决好大跨度、大断面巷道的支护问题,是矿井开采规模的加大和安全生产技术的关键。本文给出了一套适合大断面锚杆锚索的支护参数设计方法。本文通过理论分析结合具体工程实例,对大断面巷道锚杆(索)支护技术进行了系统地研究。对锚杆(索)支护巷道失稳机理、巷道变形的影响因素和锚杆支护理论作了较为全面的分析。以柠条塔煤矿N1203工作面大断面锚杆(索)支护项目为工程背景,进行了大跨度、大断面锚杆(索)支护技术实践研究。通过传统设计方法和本文研究的设计方法进行支护参数方案对比,最终确定了锚杆(索)支护参数,并应用大型有限差分软件FLAC2D对锚杆(索)支护进行了稳定性分析。通过现场监测,对锚索与围岩的耦合支护参数进行了分析,总结提出“工程地质资料分析-初始设计-现场监测-信息反馈-修改设计”的动态信息设计方法。本文的研究与实践,使大断面巷道锚杆支护由工程类比上升到定量分析,为柠条塔同类巷道的锚杆支护设计提供了一定的工程参考依据。
翁明月[10]2017年在《深部大断面回采巷道顶板锚固层稳定控制机理与技术研究》文中研究表明大断面回采巷道的顶板稳定性控制是西部矿区的普遍性问题,当前多数矿井更倾向于采用高密度锚杆索组合支护技术,但顶板控制难题并未得到根本解决。高密度支护制约了巷道掘进速度,致使采掘接替矛盾凸显,而组合支护中锚杆和锚索常难实现耦合承载,大变形期间易被各个击破,给巷道维护带来困难,甚至发生冒顶事故,迫切需求支护技术的更新和升级。论文针对大断面回采巷道顶板锚固层稳定控制问题,综合运用理论计算、物理模拟和数值分析方法开展研究。提出了连续梁的定义,建立了顶板连续梁的力学模型并求解分析,认为构建顶板厚锚固层连续梁可以抵抗应力扰动,避免离层阻断应力传递,实现顶板应力双向连续传递,达到顶板稳定性控制,锚杆预紧力和锚固层厚度顶板连续梁的建立起到决定性的影响。通过相似材料模拟试验对比验证了顶板连续梁的支护效果,认为顶板连续梁支护状态下,巷道围岩应力得到优化,浅表岩体破坏程度降低、范围减小,承载性能得到显着提升。通过数值模拟计算,得出了巷道围岩塑性区扩展的时空规律,分析了巷道围岩应力与变形的圈层分布特征,归纳了围岩圈层分布范围和巷道埋深的关系,明确了裂隙圈深度与锚固长度的关系。建立了跨界支护的思路和原则,认为锚杆支护应穿越巷道围岩的关键圈层,以深部小位移圈层约束浅部大位移圈层,促使大小位移联动;通过提高预紧力、增加锚固长度,构建顶板厚锚固层连续梁,达到控制变形破坏、消除离层失稳的效果。阐述了高预紧长锚固支护技术,分析了其锚固效能和群锚效应,发现单根柔性高预紧长锚固的支护效能是普通锚杆的2-6倍,而其群锚效能则是普通锚杆的3.5～5倍。葫芦素煤矿21204主回风巷顶板采用高预紧长锚固支护方案,顶板锚固层厚度增加后,顶板内部裂隙和表面位移得到良好控制,相比原“锚杆+锚索”常规支护方案,锚杆数量降低了 48.5%,支护强度提高了 24.1%,优势明显。目前以蒙陕地区为代表的西部矿区普遍采用大断面回采巷道,大断面回采巷道顶板锚固层稳定控制机理与技术研究,可促使顶板支护技术由高密度向低密度支护转变、由组合支护向单一支护转变,最终实现巷道顶板由大损伤向小损伤转变,对于提升巷道支护质量、保障大型现代化矿井生产安全高效具有现实意义。
参考文献：
[1]. 柿花田煤矿“叁软”不稳定煤层回采巷道支护技术研究[D]. 杜强. 西安科技大学. 2013
[2]. 林西矿深部回采巷道锚网索联合支护研究与应用[D]. 宋振宇. 辽宁工程技术大学. 2007
[3]. 近距离煤层群巷道锚杆支护优化设计[D]. 孙玉成. 辽宁工程技术大学. 2007
[4]. 断裂构造区域深井回采巷道锚杆支护技术研究[D]. 李大旺. 山东科技大学. 2007
[5]. 黄岩汇煤矿矿压显现多参量监测及巷道支护研究[D]. 张斗群. 中国矿业大学(北京). 2015
[6]. 高应力—膨胀型软岩巷道变形破坏机理与支护研究[D]. 刘玉卫. 西安科技大学. 2009
[7]. 回采巷道锚杆支护监测技术研究[D]. 张福祥. 辽宁工程技术大学. 2002
[8]. 王家山矿大倾角综放工作面平巷锚网支护技术研究[D]. 李渊海. 西安科技大学. 2007
[9]. 大跨度煤巷锚杆（索）支护技术研究[D]. 张文华. 西安科技大学. 2010
[10]. 深部大断面回采巷道顶板锚固层稳定控制机理与技术研究[D]. 翁明月. 辽宁工程技术大学. 2017