“之”字形高应力巷道变形特点及原因分析

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高应力下巷道变形分析及综合治理

高应力下巷道变形分析及综合治理

现场 对 变形巷道 的 实测分 析 、 理论 计 算 、 和矿 建 以来巷 道 支护 实践 经 验 , 出适 合 与 查 岗诺 尔铁 矿 实 提
际巷道 围岩 的控 制 与加 固的 支护 方案 , 并取得 了预 期 的支护 效果 。
关键词 : 断层 ; 碎 围岩 ; 道掘进 ; 破 巷 支护
巷道侧 压 :
* 收 稿 日期 :0 20 —7 2 1—82
作者简介 : 肖胜祥( 9 8) 男( 1 6一 , 汉族)湖北武汉人 , , 高级工程 师, 现从事地质矿业开发工作 。
21 0 2年第 1 O期
西部 探 矿工 程
19 1

卜 l 顶板 面
l 面 两 帮
∞ ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ 加 0 源自 果 获得 了成功 。 1 工 程概况
巷道 开 挖 高 度 4 1m 采 用 2mm 格 栅 拱 架 支 .l 0 护, 间距 为 15 同时 喷砼 C 0混凝 土 2 0 .m, 2 6mm, 不久 以
后巷 道发 生变形 , 开始 对 巷 道 的顶板 , 帮进 行 了为 并 两
期 9 d的监测 工作 。由于 巷 道底 板 并 没 发 生 明显 底 鼓 0 变形 。故 没有 监 测 。监 测 方 法 每 隔 1m 取 一 个 断 面 , 0
3 。 7 。走 向 1 0 ~ 2 0 , 于 受 到 上 下 盘 错 动 , O~ 0 , O。 8 。由
() 围岩变化 角 度看 , 有 断 面 均 有 不 同程 度 变 1从 所 形, 变化 最大 的是 3号断 面 ,0次监 测顶 板 变形 量 最 大 3
值 9 mm, 帮变形 量 10 6 两 2 mm。
巷道 主要尺 寸 : 高 4 净跨 4 净 m, m。 根据普 氏压 力拱 理论 进行 结 构荷 载计 算 。

矿井深部巷道变形原因分析及修复措施

矿井深部巷道变形原因分析及修复措施
提升中心线来 确定 x 90型减 速机及 Y 60—1/10电机 P0 R3 018
(0 其他辅助部件的安装 : 1) 按照相关技术要求 安装 。
33 试 运 转 .
的十字中心线 。紧固滚筒板对 口及其 它联 接螺 栓 时必 须采
用扭矩扳手 , 力规定 为 70 n。 扭矩 5 N.l以保证其接
触面不低于 6 %。 o
() 8减速机 的安装 : 安装 时应 保证 与减 速机 十字 中心线 吻合 , 测试与主轴的高差 , 使之达到标准要求。 () 9 电动机 的安装 : 根据 电动机十字 中心线调节 , 使其水
平度和中心度达 到要求 。
维普资讯
27 增 0年 刊 0
鸯 撼晨 愀
5 3
矿 井 深 部巷 道 变 形原 因分 析及 修 复 措施
王 宜清, 石允 乐, 翟洪亮 , 厉彦 香
( 枣庄集 团田陈煤矿 山东 滕州 272 ) 753


本文通过对 田陈煤矿 一 0m车场严重 变形 与破坏的原因分析 , 75 采用 了锚 网喷支护和在底板锚砌反拱 的修复措施 , 有
形。
效地控制 了巷道 围岩 的持续变形 , 取得 了明显 的治理效果。 关键词
田陈煤矿 一75 0 m车场 大 巷位 于 田陈煤 矿北 三采 区下
部, 是北三采区进 出物 料 、 电排 水的 主要通 道。该车场 大 供
巷布置在 3 下煤层顶板 中, 直接顶 为砂泥 岩 , 质胶 结 , 泥 老顶 为中细砂岩 , =8 1 , 度 3 0 较 破碎 。直 接 底 为砂 泥 f 0厚 .m, 岩, 平均厚度 13 .m。大巷设计 断面形状 为半圆拱形 , 原设计 高34 宽 4 0 支 护形式 为锚 网喷支护 , .m, .m, 由于受 到地 质构 造、 开采 深度 、 岩应力 、 原 开采关 系等 因素 的影响 , 巷道 出现 严 重变形 , 变形后 的巷 道局 部高度 仅为 2 7 巷 宽为 33 .m, .m, 最大底 变形 量 大 于 0 6 造成 轨 道扭 曲 变形严 重 、 .m, 高低起

高应力巷道围岩变形机理及控制技术研究

高应力巷道围岩变形机理及控制技术研究
2 6
山西煤炭 S NXI HA COA L
第3 卷 1
第 6期
两 帮应 力 集 中 区域 逐渐 减 小 , 力集 中系数 明显 增 应
度 , 加锚 固 区抵 抗 变 形 的能 力 ; 一 方 面通 过 大 增 另 幅度 提高 锚杆 的预 紧力 , 强 锚杆 控 制 围岩 的早 期 增 扩 容 与离 层 的 能力 , 大 限度 地保 持 锚 固煤 岩 体 的 最 完 整 性 和承 载 能力 ,避免 围岩产 生 较 大 的变形 , 成
4 结 束 语
1采用锚网索喷注联合支护技术 , ) 在空间和时
间上 可 以采 用 交叉 作 业形 式 , 为巷 道 的快 速 掘进 与 返修 奠 定 了基 础 , 而大 大 提 高 了高应 力 巷 道 的掘 从
3 工 程 实践
郓 城 矿 井 底 车 场 原 有 支 护 方 式 为 锚 杆 +锚 索
Su ppo tng Te hno o y o t i e a ri c l g fRe a n d Ro dwa n o n。e pa so y i Br ke ’ x n i n
Co lS a s a e m
QI i ho N Ha -z ng
1 高应 力巷 道 围岩破 坏机 理分 析 . 1
发生高应力劈裂现象。巷道经常突然来压 , 普通的 刚性支护普遍破坏 ,锚杆支护在很多部位破断 , 顶 板和两帮岩体 内部均可听到破裂声音 。 4同一般软 ( ) 岩巷道相 比, 深井高应力巷道围岩变形多有如下特 点 :首先是两帮煤岩体受挤压变形严重先破坏 , 然
根据工程实际存在问题 , 支护方案改进为锚网
喷索 +注浆联合支护 。实施顺序为: 网一喷浆一 锚 锚索~注浆 。锚 网:巷道采用 2 m×2 0 m 0 m 0 4 m 的左旋高强度螺纹钢锚杆全断面支护 , 锚杆 间排距

巷道变形破坏的因素及控制方法

巷道变形破坏的因素及控制方法

0
前言
在地下采煤过程中必然要开挖许多空硐及移动
1
影响巷道变形破坏的主要因素
围岩性质及其构造特征
1 1 自然因素 1 11 ( 1) 围岩性质。围岩性质对巷道变形与破坏有 决定性影响 , 如存在软弱岩石或膨胀性岩石, 对巷道 变形和破坏的性质及其剧烈程度有重要影响; ( 2) 围岩构造特征。巷道的变形和破坏除与围 岩性质有关外 , 与围岩构造特征和岩体本身破坏状 态有密切关系, 其中影响最大和最普遍的是层理和 动力拖动排水运行。节 省了设备和器 材的购置费 用 , 减少了工程量和工程施工费用, 与原方案相比可 减少工程造价 60 余万元。在使用运 行上, 系统简 捷、 操作方便、 故障率低 , 更为安全可靠, 并且节省了 大量的运行电量和维修费用, 年可节省运行成本 10 万元以上。并且由于采用无动力运行, 使吸水过程 的系统振动大大减弱 , 沉积的废浆可以较为稳定地 沉放在清水之下, 可有效地防止废浆外溢 , 对农田环 境起到了很好的保 护作用。该套 系统自 2006 年 8 月份运行以来, 体现出了良好的运行效果 , 获得了较 好的经济效益和环境效应。
Abstract: Under the coal- mines, all types of laneways rewarded different funct ions act related effects. In ex cavating coal, the laneways will be distorted and damaged. By analyzing the causes we can find out reasonable control methods to protect the laneways. Key words: distortion and damage; funct ion; control methods

煤矿巷道变形破坏机理及返修支护效果探析

煤矿巷道变形破坏机理及返修支护效果探析

煤矿巷道变形破坏机理及返修支护效果探析发布时间:2022-03-22T08:25:19.500Z 来源:《工程管理前沿》2021年第25期作者:王珏[导读] 本文首先分析了煤矿巷道变形破坏原因,接着分析了煤矿巷道掘进与支护技术的应用要点。

希望能够为相关人员提供有益的参考和借鉴。

王珏山西省晋城市兰花集团东峰煤矿山西晋城 048000摘要:本文首先分析了煤矿巷道变形破坏原因,接着分析了煤矿巷道掘进与支护技术的应用要点。

希望能够为相关人员提供有益的参考和借鉴。

关键词:煤矿巷道;变形破坏机理;返修支护效果引言:深部巷道支护问题是制约当前煤矿持续发展的关键问题。

从当前我国深部巷道支护实践来看,单一支护方式已经不能满足实际需求,需要更多地采用复合化的支护方案,这对于保证巷道整体的稳定性非常关键。

因此,对煤矿巷道变形破坏机理及返修稳定性控制进行分析,有着较为重要的意义。

1煤矿巷道变形破坏原因探析1.1巷道围岩承载能力偏低从巷道围岩组成情况来看,巷道所处地段围岩整体松软破碎,力学性能相对较差;围岩强度整体偏低,特别是在地下水的影响下,巷道围岩极限承载强度明显降低,导致巷道支护体出现了较多的失稳现象。

这也是导致巷道出现较为严重的剧烈变形和顶板出现较为明显的冒顶的主要原因。

所以,在对该巷道进行返修时,应当从改善巷道围岩整体承载性能和做好地下水防治入手,全面提升巷道整体稳定性。

1.2地下水影响明显通过对巷道顶底板岩性进行分析,其顶底板岩层中均含有较多的蒙皂石、高岭石等,这些物质的平均含量均超过了15%,总含量超过了35%。

这类物质整体表现出较强的吸水性,有着较强的吸附能力。

在吸水之后,巷道围岩体积出现了明显的膨胀变形,容易导致巷道围岩出现较大的变形,对巷道支护结构体系带来较大的破坏。

同时,巷道所处地段表现出明显的泥质胶结,对水表现出较强的敏感性,岩体遇水出现泥化的问题非常突出。

同时,在巷道掘进过程中含水量非常大,巷道围岩遇水之后破碎成泥。

深井高地压巷道变形原因及修护措施

深井高地压巷道变形原因及修护措施

深井高地压巷道变形原因及修护措施摘要随着矿井开采年限的增加,巷道修护工作显得越发重要,最好破损巷道的修护工作是确保安全生产的基础工作之一。

文章主要分析了深井高地压巷道变形原因,并提出相应的解决措施。

关键词:深井高地压;巷道;变形原因;修护措施前言随着矿井向深部的延伸,受到高地压、高应力的影响,巷道四周围岩所承载的压力变大、变强,从而不断加快巷道的变形和老化速度,特别是修护巷道,四周的围岩已产生较大的松动圈,本身的抗压性能已大大减弱,巷道的支护已经不能仅仅地局限于顶板及帮部的控制,巷道的底板也需要加以控制,在此基础上我们提出巷道的整体支护理念,从巷道的整体支护来抑制、减缓巷道的变形量和老化速度,减少巷道再次维修工程量,达到满足巷道支护要求,延长巷道的服务寿命。

1 巷道变形破坏机理分析深井巷道开挖之前,岩体处于原岩应力场的稳定状态中。

巷道开挖后,巷道周边岩体的围压发生变化,围岩应力场重新分布,集中应力随着围岩体的变形由巷道表面围岩逐渐向巷道深部转移,直到一定深度的巷道围岩体因围压足够大,能够承载集中应力且不产生变形,巷道周边应力场才趋于稳定,集中应力的转移使巷道围岩从表层向深部一定范围内都经历了切向应力增大而径向应力减小且围压变小的过程,在低围压、高集中应力作用下,巷道周边围岩发生变形破坏,这种变形甚至破坏也伴随着集中应力逐步向深部发展,因碎涨和巷道支护作用促使围岩围压变大,破坏扩展到一定范围才得以控制。

巷道围岩变形破坏是不断持续着的,可以在一定时间内趋于稳定,当巷道围岩受某种外界因素(例如:风化、采动、水、温度等)的影响产生新的变形位移会再次影响深部的围压,集中应力会开始新的转移行程。

这是一个反复循环无法控制的过程,所以巷道支护是给巷道表层围岩提供尽可能大的残余强度,为更深部的围岩体提供足够大的等围压;同时为巷道围岩提供稳定的外部环境,确保围岩体的稳定性。

2巷道变形破坏形式(1)拱顶下沉,出现“马鞍型”现象,主要是由顶板下沉量超过支护允许范围,引起巷道顶板中部下坠,两侧切断。

深部高应力软岩巷道变形破坏特征与支护技术研究

深部高应力软岩巷道变形破坏特征与支护技术研究

深部高应力软岩巷道变形破坏特征与支护技术研究摘要:随着煤矿开采深度的增加,巷道应力水平也越来越高,软岩巷道地压越发的剧烈、巷道软岩破坏严重,深部高应力软岩巷道的支护技术问题的研究越来越重要。

根据我矿主要出现变形的巷道:三条大巷,其中回风巷和轨道巷变形较严重进行研究。

关键词:深部高应力软岩巷道变形破坏支护技术1引言经济的快速发展对能源的需求量日益增加,煤矿开采规模不断扩大,开采难度逐步加大,浅部易采的矿产资源日趋枯竭,地下矿山向深部开采是必然趋势。

因此分析深部高应力软岩巷道变形和破坏的因素,寻求安全合理的巷道支护技术提供客观依据,以确保我国煤矿深部开采的安全生产。

2巷道变形破坏特征2.1两帮中下部鼓出严重帮部围岩在变形过程中,支护体会随着围岩发生整体外移现象。

巷道两帮变形不协调,中下部变形严重,上部变形程度则相对较弱。

两帮在高侧压力作用下发生严重变形,中下部鼓起、垮落,巷道断面被挤成尖桃形,复合顶板下沉严重。

顶板中央下沉位移量较大,造成棚式支护变形扭曲,锚网支护体下沉变形。

2.2围岩变形量大、速度快、持续时间长深部高应力软岩在各向应力平衡时储存有较高的能量,开挖使得这部分能量短时间内迅速释放,造成围岩的加速失稳破坏。

一般来说,巷道掘进的第1-2天变形显著,速度少的5-l0mm/d,多的50-100mm/d;后期持续变形速度为 2.0 mm/d,变形持续时间一般25-60天,有的长达半年以上仍不稳定。

2.3围岩自稳时间短、来压快所谓自稳时间,就是在没有支护的情况下,围岩从开挖到失稳冒落的时间。

实践可知,软岩巷道的自稳时间极其短仅为几十分钟到几个小时, 巷道来压快,要立即支护或超前支护,方能保证围岩不致冒落。

其时间长短又与岩体强度、地压、断面等有关。

2.4支护结构损坏严重随着围岩变形的发展,U 型钢顶部卡缆螺栓出现大量断裂;部分地段巷道右帮部柱腿与围岩分离,U 型钢跪腿屈曲和弯折失效较多;钢筋喷层撕裂严重,出现大量锚杆、锚索托盘锚空,预应力损失严重;锚杆拉断、扭弯现象较常见。

高应力软岩巷道变形特点及支护失效机理的分析

高应力软岩巷道变形特点及支护失效机理的分析

图 1 曲江煤巷支护特点( 、 、 仓、 分别表示位移方 向 )
上ห้องสมุดไป่ตู้岩层应力
锚索受挤压, 往外突出。 由于煤体松散, 在侧帮中下部 , 以帮脚处垮 冒 最 为严重 ; 另外 , 在煤帮中上部至帮角范围内也是松垮较为严重的主要位 置之一 , 有时整个帮部均出现强烈的垮冒和掏空等现象。 1 4锚喷层 的水泥混凝土易开裂和剥落 , 受上覆岩层 的压垮 , 一些
关 键词 : 高应 力 ; 垂 直主应 力 ; 水 平主应 力 ; 软 岩

1在对 曲江矿井的深部高地应力变形巷道进行实地调查后 。总结 曲江矿井的高应力软岩巷道的变形特点 1 . 1 复合 型顶板整体下沉严重, 这种变形特征主要表现为顶板 中央 岩体破坏严重 , 支护结构特别是槽钢被压弯 , 甚至扭 曲, 而且中央锚索 和锚杆会随着岩层的整体下沉而下降。当巷道发生较大下沉时, 锚索 、 锚杆 、 钢筋网甚至槽钢就会遭到部分或完全失效而破坏。 1 _ 2 底鼓 比较明显 , 可以直接观察到巷道底部直接向中间拱起。严 重的底鼓现象会导致巷道顶底板移近量大 , 继而引起两帮脚底处移近 , 使整个巷道的断面缩小 , 并引起其他类型的破坏 。 1 . 3 两帮煤体松散易垮 , 有些巷道两帮垮落 , 岩体 内安装 的锚杆和
已经离层 的岩体压在锚喷的金属 网上 , 随着时间的推移 , 锚喷层的混凝 土或逐渐掉落 , 加之井下的环境 比较潮湿 , 使部分裸露的金属网生锈 ,
断裂 。 2分析造成巷道支护失效的原因可能有以下几个方面 2 . 1 顶板的锚杆和锚索很难发挥作用
曲江 B 4 煤层的直接顶板为厚大复合型岩层 , 其主要成分是破碎而 强度小的泥岩( 厚度在 7 0 0 0一l O 0 0 0 m m) , 所以 , 顶板的锚索( 顶板锚索

煤矿开采中巷道变形的影响因素作用分析

煤矿开采中巷道变形的影响因素作用分析

煤矿开采中巷道变形的影响因素作用分析煤矿生产中巷道底鼓是煤矿井巷中常发生的一种动力现象,它与围岩的性质、采动影响、开采深度及地质构造等直接相关。

在巷道顶、底板移近量中,人们已经能够将顶板下沉和两帮移近控制在某种程度内,所以大约有2/3是由于底鼓引起的。

这类问题给生产中的矿井,特别是软岩矿井的建设和生产带来极大困难。

底鼓使巷道变形、断面变小,影响通风、运输,制约矿井安全生产。

1底鼓的基本形式及影响因素1.1底鼓的基本形式根据国内外有关底鼓资料的综合分析,巷道底鼓大致可以分为三类:1.1.1膨胀性底鼓——由于岩质变态膨胀产生的底鼓。

多发生在矿物成分含蒙脱石的粘土岩层,膨胀岩是与水发生物理化学反应,引起岩石含水量随时间而增高且体积发生膨胀的一类岩石,属于易风化和软化的软弱岩石。

1.1.2挤压性底鼓——岩壁或刚性衬砌在上部压力下插入底板或挤压底板造成跨中隆起的底鼓。

通常发生在直接底板为软弱岩层(如粘土岩、煤等),两帮和顶板比较完整的情况下。

在两帮岩柱的压模效应和应力的作用下,整个巷道都位于松软破碎的底板岩层向巷道内挤压流动1.1.3张性底鼓——底板岩层由于断面上大压力作用而产生带方向性的强烈褶曲隆起所造成的底鼓,它与顶部张性破坏区处于同一轴线上。

前两类为持续型底鼓,而后一类为应力释放短暂型底鼓。

1.2底鼓的影响因素1.2.1围岩性质:围岩性质和结构对巷道底臌起着决定性作用,底板岩石的坚硬程度和厚度,决定着底臌量的大小。

1.2.2地压:围岩中存在高地压是造成巷道底鼓的决定性因素,深部巷道遇到底鼓的情况比浅部巷道多,这完全是由于地压增高所致。

位于残留矿柱下面的巷道也有底鼓的现象,这是因为存在着一个高地压带。

1.2.3水对岩石强度的影响:①由于水的作用减少了岩石层理、节理和裂隙间的摩擦力,使岩石的整体连接强度降低,使岩体沿岩层的节理面、层理面和裂隙面形成滑移面,并将原来层间连接紧密的岩体分为很多薄层,甚至完全丧失强度②岩石中的某些矿物成分遇水产生膨胀。

矿井巷道变形破坏原因分析及设计施工研究

矿井巷道变形破坏原因分析及设计施工研究


巷 道变形 破坏 原 因分析
1 . 水 的侵 蚀 影 响 巷 道 环 境 多 阴 冷潮 湿 . 这是 由于 环 境存 在较多的水 . 而水 的侵 蚀 也 是 巷 道 变 形 破 坏 中广 泛 存 在 的 原
因 井 下环 境 中 的水 会 对 巷 道周 围 的岩 体 结构 及 其 稳 定 性 造
五、 结 论 与 认 识
1 . 冬季是水 合物形成的高发期 . 应加强对低产低效井 的
管理 . 通 过 加 注 甲 醇 和 根 据 井 口油 套 压 、 进 站 压 力 的 波 动 情 况 来 判 断堵 塞征 兆 , 坚持“ 提前 预防、 合理预防 、 及时解堵” 的 原 则 2 . 一旦发生 井堵 . 需 进 行 地 面管 线 放 空 、 加 大 注 醇 量 等 措 施 解 堵 3 . 低产低效 气井地层 能量低 、 携 液困难 . 在 采 取 泡 排 措
设 计 阶段 加 以 重视 . 通过优选巷道层位 , 优 化 巷 道 断 面设 计 ,
+ 一+ 一+ ”+ 一+ ”+ 一+ 一+
成影响和破坏 , 一方面 , 水 的 长 期 作 用 会 使 围 岩软 化 , 强 度 和
承载力降 低 . 使 围岩结构变得更 容易被破坏 , 从 而 加 剧 了 围 岩 裂 隙 的 发 育 程 度 .使 巷 道 周 围 岩 体 环 境 变 得更 加不 稳 定 : 另一方面 . 水 的存 在还 会 使 已破 碎 松 散 的岩 体 出现 泥 化 流 变
通 管 线 埋 深 小 于 1 . 2 m 的 容 易 受 到 外 界 温 度 的影 响 . 所 以 要 着 重对 这 部 分 管 线 进行 掩 埋 维 护 4 . 提 高 员 工 责任 心从 而 防 微 杜 渐 责 任 是 一 个 员工 的 内 在问题 . 责任心涉及一个人 的伦理道德 和价值观 . 责 任 感 的

深井高应力复杂地质条件下巷道顶板事故原因分析及防治措施

深井高应力复杂地质条件下巷道顶板事故原因分析及防治措施

深井高应力复杂地质条件下巷道顶板事故原因分析及防治措施摘要:近年来。

由于高档普采和综采的逐步发展,要求巷道的断面比以前要大的多,同时工作面回采加快。

矿井工作面接替紧张,特别是淮北矿业集团公司海孜煤点公司属高瓦斯矿井且地质条件复杂。

随着矿井不断向深部延伸。

矿井成为突出矿井。

要求瓦斯治理的巷道大幅度增加,从而造成了掘进任务加大,难度增加。

为了保证矿井的和谐可持续发展,掘进系统一方面要加大机械化,另一方面保障掘进工作面的施工安全,因此探讨巷道顶板事故的成因和相应的防治措施。

减少巷道顶板事故已成为当务之急。

关键词:顶板事故事故原因分析防治措施临时支护近年来。

随着高档普采和综采的逐步发展,回采工作面顶板事故防治技术和设备的逐步提高,回采工作面顶板事故率逐步下降,而巷道顶板事故则相对上升,因此探讨巷道顶板事故的成因和相应的防治措施,减少巷道顶板事故已成为当务之急。

1巷道顶板事故的种类巷道顶板事故按围岩结构及冒落特征分为以下几类:①镶嵌型围岩坠矸事故;②离层型围岩片帮冒顶事故;③松散破碎围岩塌漏抽冒事故;④块状围岩断裂冒顶事故;⑤软岩膨胀变形毁巷事故。

上述5类巷道顶板事故中,镶嵌型围岩坠矸事故一般约占50%,在其他顶板事故中,以离层型围岩片帮冒顶事故和松散破碎围岩塌漏抽冒事故为主。

2巷道顶板事故的原因分析2.1镶嵌型围岩坠矸事故原因分析(1)开工前或放炮后,在无支护空顶区,敲帮问顶和找掉不及时、不彻底或违章操作,对隐性镶嵌型顶板未发现或未采取有效措施。

(2)空顶范围大,空顶距离超过作业规程规定。

当工作面节理裂隙发育时,未采取有效措施。

(3)在炮掘工作面,尤其在大断面巷道或交叉点,炮眼布置不合理,装药量过大,崩倒或崩歪迎头支架。

(4)在机掘工作面,由于断面大,进度快,空顶面积迅速增大,受采动支撑压力和冲击地压等外力影响,大型镶嵌型坠矸在空顶区失稳坠落,甚至推垮不稳定的迎头支架。

(1)工作面出现“伞檐”离层断裂向下方自由空间滑移导致劈帮。

高应力软岩巷道变形破坏特征及让压支护机理研究

高应力软岩巷道变形破坏特征及让压支护机理研究

高应力软岩巷道变形破坏特征及让压支护机理研究一、本文概述本文旨在深入研究高应力软岩巷道的变形破坏特征以及让压支护机理。

作为一种特殊的地质工程问题,高应力软岩巷道的稳定性问题在矿山开采、地下工程建设等领域中广泛存在,对于保障工程安全、提高开采效率具有重要意义。

本文首先对高应力软岩巷道的变形破坏特征进行系统的归纳和分析,包括巷道变形破坏的类型、影响因素及其作用机制等。

在此基础上,深入探讨让压支护机理的理论基础和应用实践,分析让压支护在高应力软岩巷道中的适应性及其作用效果。

本文还将结合具体的工程案例,对让压支护的设计原则、实施方法以及效果评估进行详细阐述,以期为高应力软岩巷道的稳定性控制提供理论依据和技术支持。

通过本文的研究,不仅可以深化对高应力软岩巷道变形破坏规律的认识,还可以为相关领域的工程实践提供有益的参考和借鉴。

二、高应力软岩巷道变形破坏特征分析高应力软岩巷道是地下工程中常见且具有挑战性的一种工程环境。

由于其特殊的物理力学性质,这类巷道在受到高应力作用时,常常会出现明显的变形和破坏现象。

本文将从多个方面对高应力软岩巷道的变形破坏特征进行深入分析。

高应力软岩巷道的变形破坏往往呈现出明显的时效性。

由于软岩的流变性质,巷道在受到高应力作用后,其变形量会随时间持续增大,甚至可能导致巷道的长期失稳。

这种时效性的变形破坏特征使得巷道维护变得更为复杂和困难。

高应力软岩巷道的变形破坏还表现出明显的空间效应。

由于巷道周围的应力分布不均,不同位置的变形破坏程度和形式也会有所不同。

例如,巷道两帮可能会出现明显的片帮和挤出破坏,而巷道顶部则可能出现冒顶现象。

这种空间效应的变形破坏特征要求我们在进行巷道支护设计时,必须充分考虑巷道的空间受力状态。

高应力软岩巷道的变形破坏还受到多种外部因素的影响,如地下水、温度等。

这些因素的存在会进一步加剧巷道的变形破坏程度,使得巷道维护更加困难。

因此,在进行巷道支护设计时,我们还需要充分考虑这些外部因素的影响。

煤矿开采中巷道变形影响因素的分析

煤矿开采中巷道变形影响因素的分析

煤矿开采中巷道变形影响因素的分析发布时间:2022-07-25T02:51:19.421Z 来源:《科学与技术》2022年第30卷第3月第5期作者:陈道志[导读] 煤炭的开采过程离不开支护系统对巷道的支护,特别是在一些软岩巷道中,存在着巷道变形大、变形发生的陈道志滕州郭庄矿业有限责任公司山东滕州 277500摘要:煤炭的开采过程离不开支护系统对巷道的支护,特别是在一些软岩巷道中,存在着巷道变形大、变形发生的持续作用时间长、支护体系稳定性差等问题,对煤矿的安全开采造成影响。

在某煤矿巷道的掘进过程中,围岩主要由泥岩、砂岩组成,裂隙发育大,围岩的结构复杂,顶板岩层较软,是典型的三软煤层。

在工作面掘进过程中,随着掘进工作的进行,顶板发生淋水,加剧顶板岩层的软化,造成巷道的变形,影响着煤矿巷道的安全使用。

针对煤矿开采中软岩层巷道的掘进变形问题,采用仿真模拟的形式对影响巷道变形的因素进行分析,针对性地选择支护系统,以减小巷道的变形,保证巷道的稳定性,保障煤矿的安全开采。

关键词:软岩巷道;变形;垂直应力;侧压系数;支护阻力引言随着浅部煤炭的开采殆尽,很多煤矿已经逐渐朝深部转移,在深部开采环境下,巷道围岩自身性质与应力环境相对于浅部围岩有着较大差别。

在深部巷道支护的过程中,仍旧选择使用浅部巷道支护方式,在很多方面已经表现出较大的局限性,需充分结合深部巷道地质条件,对巷道支护方案进行综合研判,更好提升支护实效。

1、巷道变形破坏特征分析对巷道出现的变形破坏问题进行了深入分析,得到巷道变形破坏原因有:该巷道距离多个开采工作面距离较近,受到采动影响较为明显,围岩整体处于相对较高的应力状态,容易出现较大的变形破坏。

从现场的观察来看,巷道在很多地段出现了明显的片帮问题,顶板也出现了不同程度的下沉,形成的“网兜”也相对较多,部分位置巷道顶板出现面积较大的剥落问题,钢筋网也出现了破断的情况,给煤矿井下运输带来了严重的影响。

巷道围岩塑性区的范围非常大,已经超过了4m,巷道围岩整体的破坏深度也相对较深,这表明在巷道围岩的深部已经出现了较为严重的变形破坏问题,原支护条件下,锚杆、锚索支护均全部处于塑性区范围内,支护效果已经丧失。

综放工作面留巷巷道变形分析及相应对策

综放工作面留巷巷道变形分析及相应对策

综放工作面留巷巷道变形分析及相应对策摘要: 本文研究了综放工作面留巷巷道变形分析及相应对策。

首先,研究重点对矿山留巷对影响综放工作面造成的变形状况进行分析,结合工作面水平应力及重力力位移有限元法计算各种措施引起的变形情况。

其次,在此基础上研究采取的防止综放工作面变形的对策,包括:积压加固工程、断裂抗剪强夯支护工程及移动式支护工程。

最后,对工作面所采用对策表现在现场应用中取得良好效果进行总结。

关键词: 综放工作面、矿山留巷、变形分析、对策正文:综放工作面是当前国内采矿工业的主要部分,为了降低采矿成本和提高生产效率,矿山采取了大规模区域性顶板综放的采矿方法。

然而,由于综放工作面的特殊性,它会受到矿山留巷的影响而变形,从而对采矿影响较大。

因此,本文研究了综放工作面留巷巷道变形分析及相应对策。

首先,研究重点对矿山留巷对综放工作面造成的变形状况进行分析。

采用工作面综放支护及变形计算理论,结合工作面水平应力及重力力位移有限元法计算各种措施引起的变形情况,并进行了室内模拟试验,进行了变形及支护规律的分析。

其次,在此基础上研究采取的变形防治的对策,包括:积压加固工程、断裂抗剪强夯支护工程及移动式支护工程。

针对不同工作面的变形情况,采取了不同措施,从而控制工作面的变形,并采用有限元分析软件进行模拟预测。

最后,研究成果表明,采取上述支护措施可有效减小综放工作面变形,并使支护效果更加优异。

现场应用也取得了良好的效果,证明了此类综放工作面留巷巷道对策的有效性。

结论:综放工作面的矿山留巷变形现象严重影响综放工作面的安全性和稳定性。

研究采用了积压加固工程、断裂抗剪强夯支护工程及移动式支护工程等措施以减小综放工作面变形,现场应用表明该类支护措施具有一定的实用性。

目前,研究表明矿山留巷和综放工作面变形之间存在一定的关联性。

为了进一步确定各种不同综放工作面留巷对策的适用性,有必要继续开展工作面变形测试和可行性研究。

同时,根据综放工作面变形的特点,在支护设计中要考虑矿山留巷的影响。

高应力节理软岩巷道变形特征及其变形机理

高应力节理软岩巷道变形特征及其变形机理

第30卷第3期2015年 9月矿业工程研究MineralEngineeringResearchVol.30No.3Sept.2015doi:10.13582/j.cnki.1674-5876.2015.03.005高应力节理软岩巷道变形特征及其变形机理杜少华1,余伟健1,冯涛1,张田莲2,吴勇2,武剑1(1.湖南科技大学煤矿安全开采技术湖南省重点实验室,湖南湘潭411201;2.贵州渝能矿业有限责任公司木孔矿,贵州金沙551800)摘 要:为了解决高应力大变形节理软岩巷道支护控制难题,本文以贵州木孔煤矿+600m运输大巷作为研究对象,进行现场调查原支护巷道围岩变形情况,分析围岩体物理力学性质,测定矿物成分,模拟围岩体节理分布状况,并研究了该巷道变形破坏特征及其变形机理.最后,通过对改进支护方案后的巷道进行现场实测数据收集,分析并验证新支护方案的合理性和有效性.关键词:节理软岩巷道;变形机理;运输大巷;围岩中图分类号:TD353 文献标志码:A 文章编号:1672-9102(2015)03-0019-07StudyofdeformationcharacteristicsanditsmechanismofhighstressandjointsoftrockroadwayDUShaohua1,YUWeijian1,FENGTao1,ZHANGTianlian2,WUYong2,WUJian1(1.HunanProvincialKeyLaboratoryofSafeMiningTechniquesofCoalMines,HunanUniversityofScienceandTechnology,Xiangtan411201,China;2.MukongCoalMineAffiliatingYunengMiningLimitedLiabilityCompany,Jinsha551800,China)Abstract:Inordertosolvethesupportproblemofhighstressandlargedeformationsoftrockroadway,+600mmainhaulageroadwayinMukongCoalMineisstudied,andmuchworkhasbeendone,includinginvestigatingthesurroundingrockdeformationoftheoriginalsupportingroadway,analysisofthephysicalandmechanicalpropertiesofsurroundingrock,determiningthemineralcomposition,simulatingthedistributionofrockjoints,andstudyingonthefailurecharacteristicsanddeformationmechanismofroadway.Finally,fortheimprovedsupportscheme,somerelevantdataarecollectedinthefield,andrationalityandvalidityofthenewsupportschemehasbeenanalyzedandverified.Keywords:jointsoftrockroadway;deformationmechanism;mainhaulageroadway;surroundingrock复杂地质条件下软岩巷道的支护控制一直以来都是煤矿生产建设的难题,特别是在构造应力大的节理软岩巷道中,巷道支护问题就尤为突出[1-3].近年来,诸多学者研究了许多有关高应力软岩变形破坏机理,例如:何满潮[4]认为,复杂地质条件下的巷道围岩作用是多相力学行为,特别是对于深埋岩体,低温、高地应力、地下水等形成多相作用,导致围岩产生非线性力学机制;郑榕明等[5]认为,高地应力作用下的软岩和软黏土所表现的流变特性都是非线性的;冯利民等[6]认为,对于高应力软岩巷道,应先根据“先让后顶”的思想设计其支护形式,以实现控制巷道围岩大变形,才确保其安全可靠;余伟健等[7,8]认为,在复杂地质条件下的软岩巷道受到高应力作用时,特别是水平构造应力,其围岩结构强度大大降低,甚至遭到收稿日期:2015-01-13基金项目:湖南省教育厅科学研究重点资助项目(14A045);湖南省科技厅计划资助项目(2014FJ3046);国家自然科学基金资助项目(51434006);湖南科技大学研究生创新基金资助项目(S140001)通信作者:余伟健(1978-),男,江西都昌人,博士,副教授,研究方向:岩石力学与围岩控制等.E-mail:ywjlah@163.com矿业工程研究2015年第30卷松动破坏,而且巷道两帮及底板会受到挤压、剪切滑移等碎胀作用,导致巷道底鼓、两帮内挤现象时有发生,并且当其变形收缩发展到一定程度,就会发生严重的片帮或顶板垮冒等现象.针对复杂地质条件下高应力软岩巷道围岩变形破坏机理,本文以贵州木孔煤矿+600m运输大巷为例,进行了现场调查变形情况、围岩变形位移观测等一系列调查和实验,并据此分析研究了高应力节理软岩巷道的破坏变形的基本特征及其机理,为同类巷道维护提供借鉴意义.1 巷道工程概况木孔煤矿+600m运输大巷,位于+600m水平,副斜井东侧,长为1457m,与+600m水平车场相交,长为194.2m.+600m运输大巷顶板设计布置在硅质灰岩层位中下部,巷道底板为粉砂岩,在掘进过程中局部出现小型地质构造,对掘进无太大影响,掘进揭露的硅质灰岩、粉砂岩、粉砂质泥岩,均为弱隔水层,区域内主要水源为裂隙水,预计最大流量5~10m3/h,对生产无太大影响.2 巷道现场变形情况及围岩特征分析主要针对木孔煤矿+600m运输大巷进行了大量现场围岩的变形调查、岩体内部裂隙结构窥视、围岩岩样矿物成分分析和节理裂隙调查等工作,并根据这些现场调查和测试进行了分析,具体如下.2.1 岩石巷道围岩变形情况及破坏机制针对+600m运输大巷的变形和破坏情况进行了调查与分析后发现,其围岩的变形与破坏形式主要表现在以下4个方面:1)巷道两帮在较大的水平构造应力作用下,发生严重内挤现象,导致两帮侧墙严重张裂.这种破坏形式如图1所示.2)巷道顶板在高应力作用下发生较大下沉,作用其上的锚杆、锚索及混凝土喷层部分或完全失效而破坏,拱顶也向上产生较大位移.另外,由于巷道两帮出现严重内挤导致拱顶出现尖桃形破坏.其破坏形式如图2所示.3)在强大的构造压力作用下,岩性较弱的巷道底板产生严重底鼓变形和底角破坏,大部分巷道的底鼓量大于600mm,甚至达到1000mm,导致巷道底板两侧发生倾斜,严重着其混凝土底板从中部或者两端被掀起.其破坏形式如图3所示.4)由于巷道围岩体的剪切碎胀作用,致使巷道顶板及两帮岩体较为破碎,经常有垮冒、片帮等现象发生.从以上各段巷道的调查结果来看,+600m运输大巷的变形与破坏主要表现为大的底鼓变形、两帮严重内挤以及顶板较大下沉的现象,对于底板的变形是由底鼓引起的底板和底角破坏,导致巷道两侧不平严重者使混凝土底板发生强烈破坏.而对于两帮和顶板,由于较大水平应力的作用使得两帮内挤也比较严重,伴随着巷道顶板下沉量较大.由此可得,巷道破坏的主要原因有2个:一是围岩强度较低,且节理裂隙发育,自稳能力差;二是贵州地形复杂,地质构造多,水平构造应力大.图1 帮部变形实物 图2 顶板变形实物 图3 底板变形实物2.2 +600m运输大巷钻孔探测采用岩层探测记录仪(YTJ20型),对+600m运输大巷岩体内裂隙发育情况、围岩变形发展及松动范02第3期杜少华,等:高应力节理软岩巷道变形特征及其变形机理围进行了窥视和分析,整理出整个钻孔内部信息结果如图4和图5所示.由此可看出,对于+600m运输大巷顶板,距孔口0.25m处顶板内部岩体呈现局部破碎、细小裂纹,距孔口1.1m处孔壁出现裂隙,2.4m附近出现破碎带和次生裂隙,距孔口4m处孔壁部分出现纵横交错的裂隙,顶板5.2m以上的位置,岩体内部比较完整,没有明显的裂纹存在;对于巷道两帮,距孔口0.15m处内部岩体呈现破碎带、裂隙,距孔口2.1m附近出现局部破碎、裂隙,2.4m附近出现局部破碎,再往深处岩体逐渐变得完整.结果表明:+600m西运输大巷围岩的松动范围在2.4~3.9m,离巷道越近,裂隙越发育.图4 +600m运输大巷帮部裂隙发育分布 图5 +600m运输大巷顶板裂隙发育分布2.3 围岩岩样矿物成分通过X射线衍射仪对+600m运输大巷围岩矿物成份进行了分析,如表1所示.可知,+600m运输大巷围岩含氧化钼磷酸钾、铵云母、斜绿泥石等矿物较多,此种围岩遇水和空气后容易软化、泥化和氧化等,影响巷道的稳定.表1 巷道围岩矿物成份% 地点石英斜绿泥石氧化钼磷酸钾铵云母斜方钙沸石底板4.06.090.0//左帮5.6/61.426.56.52.4 岩石巷道节理调查为了分析木孔煤矿煤岩巷道围岩的节理发育情况,针对+600m运输大巷试验阶段进行了现场调查和节理围岩体不连续面的二维网络模拟.部分调查结果见表2所示,其对应的岩体网络模拟见图6和图7所示.根据调查结果,可以直观形象地了解节理岩体的结构网络图像,被调查的整个矿区内的节理间距小、密度大、岩体完整性差;而且岩体各项异性显著,各个调查地区的节理分布差别较大.因此可知,该巷道主要以硅质灰岩为主,属中等风化,节理裂隙比较发育,为碎裂状结构类型.图6 I号地点的岩体网络模拟图 图7 II号地点的岩体网络模拟图12矿业工程研究2015年第30卷表2 木孔煤矿+600m巷道围岩节理调查表(部分数据)基距/m产状/(°)倾角倾向类型持续长度/cm粗糙度类型张开类型充填及类型风化程度0.215026120Ⅱ张开少量粘土中等0.3535105175Ⅲ张开少量滑石高等0.706086125Ⅱ闭合轻微1.5335160125Ⅱ闭合轻微1.5960175126Ⅷ张开中等2.985186178Ⅱ张开少量滑石中等3.26379126Ⅲ闭合少量滑石中等3.8560118146Ⅷ张开中等4.0164156118Ⅴ张开中等1.58322532A21Ⅲ张开少量滑石高等1.86313342A30Ⅰ张开少量滑石中等1.99262262A37Ⅱ张开少量滑石中等2.15562562A63Ⅱ闭合中等0.3567752B32Ⅷ张开高等0.72502902B30Ⅸ闭合中等1.5163232B30Ⅱ张开中等1.63491552B56Ⅶ愈合中等2.06371632B55Ⅷ愈合少量滑石轻微3 +600m运输大巷变形破坏机理分析针对木孔煤矿的具体情况,我们对+600m运输大巷围岩变形破坏机理进行了分析:图8 挤压流动性底鼓 1)底臌机理分析.影响和制约巷道底臌变形的因素,总的来讲有3个重要因素即:水平构造应力、软弱破碎底板的岩性以及水的物理化学力学作用.巷道成形后,由于其底板极为软弱破碎,在水平构造应力作用下,底板的软弱破碎岩体沿自由面向上被挤压流动到巷道内,同时,底板主要是的粉砂岩,其力学特性遇到水会软化会大大降低,这样便使得底板结构失去平衡而发生严重的底臌现象[9].其力学模型如图8所示.2)顶板冒顶机理分析.该巷道采用锚网喷联合设计,通过现场松动圈测试以及运用围岩松动圈支护理论[10,11]可知,巷道支护方案必须形成有效的组合拱,并且在局部关键部位进行加强支护,以便形成显著有效的整体支护结构.然而,该软岩巷道在施工时由于人为因素,导致支护施工不到位,影响整个工程质量,并且设计的支护参数也不合理,仅有部分锚索锚固到稳定岩层,使得巷道围岩没有形成有效的支护结构,由于巷道两帮严重内挤造成顶板较大下沉,直至破坏.3)巷道两帮变形分析.由于巷道两帮破碎程度较低并且有一定的支撑强度,在大的重力场的作用下,图9 压剪、滑落式片帮两帮受到压缩剪切破坏且破坏会沿着压力方向向岩体更深部位转移,同时变形会随底臌持续直至两帮的岩体不断剪切破坏为止[12],如图9所示.运用库仑-摩尔强度理论分析可知,剪切滑移面与岩体表面之间的夹角β为β=45°-φ2.(1)式中,φ:岩体内摩擦角.最大片帮深度约为Δa=Mtg45°-φ()2.(2)22第3期杜少华,等:高应力节理软岩巷道变形特征及其变形机理4 支护方案设计及应用效果4.1 支护方案设计针对木孔煤矿+600m运输大巷围岩变形情况及原支护方案失效原因分析,建议提出并实施了改进后的支护形式.由于该巷道围岩稳定性类别为III类,采用“锚杆+金属网+喷浆+锚索”支护,具体方案为:初次支护:采用锚杆、金属网、梯子梁;二次支护:采用锚索、喷层.锚杆支护:采用Φ20mm×2200mm左旋无纵肋螺纹钢,间、排距800mm×800mm,每根锚杆采用2节Z2335型中速树脂药卷加长锚固(1支快凝,1支中等凝固速度);全断面挂钢丝网和钢筋梯子梁,金属网参数为Ф6.5mm,网格100mm×100mm,规格(长×宽)为1000mm×800mm;金属网搭接处必须有锚杆加钢筋梯子梁将其上紧并紧贴于围岩表面,网间搭接100mm以上,钢筋梯子梁由直径12mm圆钢焊制图10 全断面“锚杆+锚索”联合支护方案而成.锚索支护:两帮和拱顶锚索由Ф17.8mm×7000mm,1×9的钢绞线制成,间、排距1600mm×1600mm.采用树脂端部锚固,锚固长度不小于1400mm.每根锚索使用4卷Z2335型树脂锚固剂,锚固力不低于12t.锚索垫板采用大小2块正方形垫板叠加,其规格分别为350mm×350mm×10mm和150mm×150mm×10mm,大垫板在上,小垫板在下.喷射混凝土层:采用120mm,水泥标号不低于425#.具体支护如图10所示.4.2 巷道变形监测与分析监测用锚杆钉可以采用Ф20mm或Ф16mm的锚杆制成,在锚杆长度为600mm,锚杆螺母焊接一根长为25mm的Ф5mm的钢筋,具体尺寸和实物如图11所示.图11 监测用锚杆钉 巷道变形监测主要量测两帮收敛值,在两帮各固定一个点,定时地量测这2个点的距离值,然后进行简单的计算,即可得到这2个点的收敛值.根据测量结果,分析巷道围岩相对位移变化速度、变化量与掘进时间之间的关系,从而得到巷道围岩的最终位移值,据此判断方案的支护效果以及围岩的稳定状况,为完善支护参数提供依据.其主要监测工具是卷尺和垂线.根据现场实际情况,本次对+600m水平运输大巷的监测选取了3个测点,分别为点4,点5,点6.巷道断面监测共从2014年7月5号到2014年11月2号近4个多月的数据,观测点位移及变化量的数据见表3所示,根据这些数据可得到监测时期内观测点的巷道两帮与顶底板表面位移变化趋势图,如图12所示.通过+600m运输大巷表面3个测点的位移数据可以看出,观测期间内,随着巷道的掘进,在第23d左右巷道两帮位移变化量开始增大,巷道两帮最大移近量为87mm,现场实地观测巷道底鼓明显,整体来看,巷道表面位移较小.32矿业工程研究2015年第30卷表3 木孔煤矿+600m大巷表面位移值和位移移近量mm 日 期 位移值 移近值 4号测点5号测点6号测点4号测点5号测点6号测点2014-07-055236516253070002014-07-085230515652986692014-07-115222514952911413162014-07-145215514452862118212014-07-175209514052802722272014-07-205204513452723228352014-07-235196513452674028402014-07-265193513452624328452014-07-295190513252564630512014-08-035186512752545035532014-08-085184512152515241562014-08-135182511652505446572014-08-185179511352485749592014-08-235175511352436149642014-08-285175510952396153682014-09-025175510352346159732014-09-075172510352326459752014-09-145169510352296759782014-09-215167509952266963812014-09-285165509652247166832014-10-055163509652237366842014-10-125162509652227466852014-10-195162509452207468872014-10-265162509452207468872014-11-025162509452207468874.3 巷道围岩应力监测液压枕用于测定巷道支架、巷道围岩、充填体的受力状态.本实验采用充填式安装,安装好后,即时记录压力表数据,其读数为零,在之后的巷道掘进过程中,每隔固定时间记录一次压力表的变化情况.对+600m运输大巷围岩应力观测结果如图13所示,可知+600m运输大巷的围岩应力变化较小,巷道整体处于稳定状态.图12 +600m运输大巷巷道表面位移变化趋势 图13 +600m运输大巷液压枕观测结果5 结论1)木孔煤矿+600m运输大巷主要以硅质灰岩为主,属中等风化,节理裂隙比较发育,为碎裂状结构类型,含氧化钼磷酸钾、铵云母、斜绿泥石等矿物较多,此种围岩遇水和空气后容易软化、泥化和氧化等,影42第3期杜少华,等:高应力节理软岩巷道变形特征及其变形机理响巷道的稳定,其围岩松动范围为2.4~3.9m,离巷道越近,裂隙越发育.巷道变形破坏的主要原因有2个:一是围岩强度较低,且节理裂隙发育,自稳能力差;二是贵州地形复杂,地质构造多,水平构造应力大.2)+600m运输大巷其巷道底臌机理主要由于水平构造应力、软弱破碎底板的岩性以及水的物理化学力学作用造成的;顶板发生大变形和冒顶机理由于人为施工不到位以及设计的支护参数不合理,导致巷道围岩不能形成有效的支护结构,两帮内挤造成顶板的下沉和破坏.而软岩巷道两帮变形分析主要是由于大的重力场的作用,两帮受到压缩剪切破坏.3)+600m运输大巷道的监测数据表明,巷道围岩应力变化逐渐变小,巷道围岩整体处于稳定状态.参考文献:[1]尹光志.王登科,张东明,等.高应力软岩下矿井巷道支护[J].重庆大学学报,2007,30(10):87-91.[2]胡文广.高水平应力软岩巷道围岩变形机理研究[J]煤炭与化工,2014,37(6):66-68.[3]王其洲.谢文兵,祖梦柯,等.高应力软岩巷道围岩控制技术研究[J].中国煤炭,2011,37(10):60-74.[4]何满潮.深部的概念体系及工程评价指标[J].岩石力学与工程学报,2005,24(16):2854-2869.[5]郑榕明,陆浩亮,孙钧.软土工程中的非线性流变分析[J].岩土工程学报,1996,18(5):1-2.[6]冯利民,黄玉东,张得现,等.高应力软岩巷道围岩变形机理及支护技术研究[J].煤炭工程,2014,46(9):86-88.[7]余伟健,高谦.高应力巷道围岩综合控制技术及应用研究[J].煤炭科学技术,2010,38(2):1-5.[8]余伟健,王卫军,黄文忠,等.高应力软岩巷道变形与破坏机制及返修控制技术[J].煤炭学报,2014,39(4):614-623.[9]王进学,杨胜利,陈忠辉,等.膨胀软岩巷道底鼓机理与耦合支护技术研究[J].金属矿山,2008(12):16-20.[10]尹光志,王登科.高应力软岩下矿井巷道支护[J].重庆大学学报,2007,30(10):8-11.[11]靖洪文,付国彬,郭志宏,等.深井巷道围岩松动圈影响因索实测分析及控制技术研究[J].岩石力学与工程学,1999,18(1):70-74.[12]靖洪文,李元海,赵保太,等.软件巷道支护理论与技术[M].徐州:中国矿业大学出版社,2008.52。

浅谈高地应力巷道失稳原因与控制要点

浅谈高地应力巷道失稳原因与控制要点
岩在高应力条件下储备 的能量 , 将在较短 的时 间内释 放 出来 。因此 , 很多 深部巷道 围岩变形与破 坏具有 明
显 的 冲 击性 。
变形 。当变形 发展 到 一定 程度 时 , 能 发生 冒顶 、 可 片 帮。应力控制 型失 稳 主要是 由于巷道 围 岩 的变形所 致, 其失稳或者使 得巷道 断面显 著减小而不 能满足使
落。 2 影 响 深 部 巷 道 稳 定 的 因 素 2 1 巷 道 围岩 岩 性 的 影 响 .
改变了岩体的强 度特征 和变形特征 , 使岩块 与岩体 致 的强度相差悬 殊 ; 2 岩体 由于受到 自重和 水平方 向 ()
的挤压作用 , 含有内应力 , 地应力场的大小和方 向都显 著影响着围岩 的变形 和破 坏。因此 , 一切 与围岩有关 的工作 , 如巷道 布置 、 巷道支护 、 设计 , 特别是锚杆支 护
煤 矿总 工 程 师 。
参 考文献 :
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设 计 , 离不 开 对 围岩 地 质 力 学 特征 的充 分 了 解 。 都 1 巷 道 失 稳 类 型
巷道围岩 的稳定 性 , 仅受到所 处环境 的地质构 不 造、 节理 、 裂隙发育程 度、 地下水 以及 温度等 因素 的影
响 , 主要受其煤岩体 的强度 、 更 内部结构 面的分 布和结 构面力 学参数 的影响。对于强度小 、 比较松软 的煤岩

浅析深井高应力巷道围岩变形特征及控制

浅析深井高应力巷道围岩变形特征及控制

浅析深井高应力巷道围岩变形特征及控制摘要:随着我国经济的不断发展,我国对煤炭资源的需求也越来越大,目前许多大型煤矿经过几十年的开采,浅部煤层已经接近枯竭,因此煤矿纷纷开始向深部挖掘。

煤矿向深部开采意味着煤矿的开采工作将在高应力环境中工作。

本文中,我们对深井高应力巷道围岩的变形特征进行分析,提出了控制围岩变形的一些具体措施。

关键词:深井高应力;围岩变形特征;控制措施因为煤矿逐渐向深部挖掘,所以在开采过程中经常出现巷道严重破坏的情况,并且开采工作面的围岩稳定性也极差。

为做好深井巷道的支护工作,保证开采作业的安全进行,我们有必要分析高应力下巷道围岩的变形特征,并且要针对变形特征采取合适的控制措施,以保证煤矿的正常工作和安全生产。

1 深井高应力巷道围岩的变形特征以十三矿为例对深井巷道的围岩形变进行分析。

该矿井地质属于二叠纪,并且该矿井所在矿区已经有了几十年的开采历史,目前其开采主要是深井开采,因此该矿井符合深井巷道围岩变形特征的研究要求。

1.1 该矿井巷道的现状经过几十年的开采,该矿井巷道以及围岩出现了许多的问题,主要表现在以下几方面。

第一,巷道内的地压明显增高。

在矿井进入深部开采后由于矿井深度以及巷道围岩复杂应力结构的影响,巷道围岩所受压力明显提高,围岩变形比较明显,因此开采过程中经常出现支护失效等问题,这给开采作业带来了严重的安全隐患,影响了开采的持续进行。

第二,深井巷道围岩强度低,巷道地形复杂。

由于深度的增加,巷道围岩的主要构成成分也发生了明显的变化,深井围岩的成分主要是膨胀性较高的矿物质以及粘土含量高的矿物质,这种围岩在高应力的作用下变形十分明显,因此巷道呈现出软岩巷道的特征。

第三,深井巷道底板膨胀以及顶板下沉现象比较严重。

由于深度的增加,巷道顶板所受的压力也在不断增加,再加上巷道围岩多为软岩,因此巷道内顶板沉降现象比较严重。

并且,深井巷道内的水平应力也在增加,以至于底板膨胀的现象频繁发生。

第四,深井巷道对受力十分敏感,经常出现突然失稳的状况。

高应力软岩巷道变形破坏特征及机理分析

高应力软岩巷道变形破坏特征及机理分析

高应力软岩巷道变形破坏特征及机理分析刘昱【摘要】针对高应力软岩巷道变形量大、变形持续时间长、难支护等问题,以某矿南翼运输石门为工程背景,经过长期的井下观测,认为采动扰动作用下的高应力软岩巷道变形破坏特征呈现明显的阶段破坏特征,根据巷道围岩地质条件建立了分析模型,分析了导致巷道大变形失稳的力学机制,最终确定了某矿南翼运输石门巷道支护应遵循\"刚柔互补、长短结合、及时主动、协调在控\"的原则.【期刊名称】《中州煤炭》【年(卷),期】2019(041)005【总页数】4页(P155-158)【关键词】高应力;大变形;软岩;动压影响【作者】刘昱【作者单位】陕西榆横煤电有限责任公司,陕西榆林 719000【正文语种】中文【中图分类】TD3530 引言高应力软岩巷道具有巷道围岩应力大、围岩松软破碎、巷道变形大等特征,随着煤矿开采深度不断增大,巷道所处地质环境也越来越恶劣。

据统计,巷道中发生顶板事故的总和,占据了我国煤矿顶板事故的30%~50%[1-2]。

由此可见,巷道顶板的稳定性控制在煤炭开采过程中显得十分重要[3-5]。

其中,掘进中若遇见高应力软岩巷道,就必然要面对安全性大幅降低、维护困难的问题。

传统的支护控制很难有效控制高应力下的软岩变形,例如砌碹支护、型钢支架等[6-7]。

即使被广泛应用的锚杆(索),如果面对松散破碎的围岩体,锚固问题不处理好,很难控制高应力下的巷道变形破坏[8-12]。

由于支护方式控制的种种问题,使得该类巷道往往处于前掘后冒、支后重修的状态,绝大部分高应力软岩巷道都需要重新修复,由此造成的维修费用远远超过了掘进的费用,因此巷道造价大幅提升[13-15]。

因此,本文针对某矿南翼运输石门巷道围岩变形破坏特征及其力学机理,根据围岩应力状态和地质条件进行深入的试验和研究,分析巷道围岩变形破坏特征,探索变形破坏机理,研究成果一方面可以保障煤矿深部安全高效开采,另一方面可以丰富高应力软岩巷道围岩控制理论。

煤矿开采中巷道变形的影响因素作用分析_1

煤矿开采中巷道变形的影响因素作用分析_1

煤矿开采中巷道变形的影响因素作用分析发布时间:2022-10-31T01:59:33.359Z 来源:《工程管理前沿》2022年第13期作者:马跃[导读] 煤炭是中国能源供应的主要形式。

马跃陕西省榆林市府谷县庙沟门镇涌鑫公司安山煤矿陕西榆林 719407摘要:煤炭是中国能源供应的主要形式。

随着我国东部地区煤炭资源的不断开发利用,煤炭资源逐渐减少。

西北部煤炭储量丰富,目前开采利用率低。

西北地区煤矿区的成岩作用时间相对较短。

煤层底板以弱胶结软岩为主,如粉砂岩、碳质泥岩和中细砂岩。

岩层的机械强度较低,遇水时容易膨胀和泥泞,胶结性差。

在这种煤岩下开采煤时,在巷道开挖过程中,大断面软岩容易产生围岩大塑性变形范围,复合顶板下沉导致巷道弯曲破坏。

针对巷道开挖过程中引起巷道变形的主要因素,采用模拟分析方法分析其变形效应,为巷道支护提供参考,有针对性地开展巷道支护,减少巷道变形,确保煤矿安全生产。

关键词:煤矿开采;巷道变形;影响因素;作用1巷道崛起技术概述巷道上升技术对煤矿开采具有重要意义,也是关键技术之一。

巷道上升对矿山也有积极影响,采矿巷道的数量将越来越多。

在我国,开展巷道崛起主要有三种方式:一是悬臂挖掘机,在我国应用广泛,应用时间相对较长。

第二种是使用连续采矿机和杆式瞄准钻机,其应用有限,在蒙古通常使用较多。

三是挖掘和锚固单元的挖掘和锚固一体化的兴起。

这种方法尚未正式投入使用,仅在一些矿区进行了测试。

2巷道围岩变形分析模型的建立对引起巷道变形的影响因素作用进行仿真分析,在岩土工程数值模拟的软件中,选用FLAC3D对工作面巷道的变形破坏进行数值模拟。

FLAC3D能够对岩石、土质及其他的三维受力结构进行准确的模拟,特别是针对岩层的弹塑性破坏进行准确的模拟,在岩土工程界具有广泛的应用,适用于对巷道的变形进行分析。

以某正在开采中的弱胶结软岩巷道为例对巷道的变形进行分析,煤层的埋深为540m,侧压力系数为1.2,对引起巷道变形的因素进行分析,设定模型的大小为100m×20m×100m(长×宽×高),巷道的断面尺寸为5.6m×3.6m,是大断面巷道,对于巷道的变形更加敏感,建立巷道的模型。

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于 9 6m。
[ ] 李 宗 翔 ,李 建新 . 型 通风 冒落采 空区 流 场数 值 模 拟计 算 3 w [] 宁工程 技术大 学学 报 ,07 2 ( )86—88 J. 辽 20 ,6 6 :1 1. [ ] J 尔. 孔介 质 流体 动力 学 [ . 竟 生 , 崇希 译. 4 . 贝 多 M] 李 陈 北京 : 中国建 筑工业 出版社 ,93 18 .
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压 力与 顶板 管理 , 97 3)7 19 ( :6—7 . 8
( 收稿 日期 :0 10 — 2 21-32 )




2 1 年第 2 01 期
道布 置 , 定其 具 有 高应 力 的特 点 , 合 图 1 析 , 决 结 分
原 因主要 有 :
1. 16倍 ,两 帮 变 形 速度 为 7 1 4 5中间轨 道 巷 的 7 8 . 倍。
3 “ ” 形 高应 力 巷 道 回 采 期 间巷 道 变 形 特 之 字 点 分析
2 1 年 第 2期 01
No .2 2 1 01




1 9
COAL CI S ENCE & TECHNOLOGY MAGAZI NE
文 章 编 号 :0 8 3 3 (0 )2 0 1— 3 10 — 7 12 1 0 — 09 0 1
¨ ¨ 形 高 应 力 巷 道 变 形 特 点 及 原 因 分 析 之 字
利 用 前 处 理 软 件 gm i进 行 建 模 ,然 后 导 入 a bt
拟, 计算机能够直观地显示采空区 自燃氧化 “ 三带”
的范 围 。通 过 统计 资料 可 以获得 采空 区遗 煤 的实 际 发火 期 , 合 采 空 区 “ 结 三带 ” 宽 度可 以确 定 工作 面 的
的临界推进速度, 对矿井火灾 的防治提供指导, 有利 于矿 井 的安全 生产 。
西组 7 。 45 煤 7 1 工作面是该矿在实施高强度综采放 顶煤开采 的东 四采 区回采的第 9 个综放面。该工作 面北侧靠近采 区边界断层 F, , 南侧 为 7 1 工作面采 4l 空区 , 东侧靠近采区边界断层 F, 西侧为采区集中巷
及采 区边界 断层 F, ,为孤 岛 回采 。 7 1 作 面 由 于 开 采 技 术 原 因 在 回 采 50m 4 5工 3 后需 实 施缩 面 ,在 7 1 4 5外轨 道巷 与 7 1 4 5中间轨 道

1 71 4 5小面轨道巷高应力原因分析
71 45小面轨道巷 由于其所 处的特殊采场及巷
流入采空区,在 回风侧即工作面的上半部分边界流 过计算流体力学软件实现对采空 区漏风情况进行模 人工作面空间。 根据 f et l n 对边界条件的设置要求 , u 可以设进风侧为压力入 口, 回风侧为压力出口。 两端 压差等于工作面的通风阻力 , 根据实测为 10 a两 0 。 P 端 的压力分布可近似为线性变化。采空 区的其他 3 个边界条件可设为固壁 , 认为没有热量 的交换 。
5 结 论 应用 f et l n 软件 C D技术 对采空 区漏 风速度 u F 场进行模拟 , 模拟数据与现场实测基本吻合 , 证明其 是研究采空区“ 三带” 分布规律的可行手段之一。通
作者简 介 : 张振 彬( 9 ) 男 , 徽阜 阳人 , 18 , 安 安徽 理工
大学能源与安全学院硕士在读 。
为 观测 “ ” 形 高应力 巷道 在 回采 期 间的 巷道 之 字
变形 , 点 1 在 7 1 面轨道 巷 与外 轨道 巷交 叉 测 设 4 5小
l —71 — 4 5外 运 输巷 ; — — 7 l 2 4 5中 间 运 输 巷 ;3 — 7 1 — 45
点 向里 5m处 , 测点 2设 在 7 1 面轨 道巷 与 外轨 4 5小 道巷 交叉 点 向里 7 0m处 ,测 点 3设 在 7 1 4 5中间轨 道巷 距切 眼 24m处 , 点 4设 在 7 1 3 测 4 5外运 输 巷距 切 眼 2 5m处 。 点 1测点 2 测数 据 与测 点 3测 6 测 、 观 、 点 4对 比结 果如 表 2所 列 。 由表 2可 以看 出 , 之 ” “ 字形 高 应力 巷道 7 1 面轨 道巷 内 的测点 1测 点 4 5小 、 2的顶 底平 均变 形速 度 约为测 点 3测 点 4在 距 工作 、 面 相 同 回采位 置 顶底 平 均 变形 速度 的 3一l 5倍 , 尤 其在 测 点距工 作 面 回采 位 置 10~5 0 0m之 间 ,两者
变 形 的特 点 , 出 了“ ” 形 高 应 力巷 道 支 护处 置 措 施 。 提 之 字 关键词 :之 ” 形巷道 ; “ 字 高应 力 ; 道 变形 巷
中图分 类号 : D 5 T Байду номын сангаас 文献标 志码 : B
徐州矿务集团三河尖煤矿主采煤层为二叠系山
巷之间开掘一条与这两条巷道呈锐角 2 。长 10 3 、 3 m 的 7 1 小面轨道巷 ,从而使 7 1 小面轨道巷成为 45 45 条 “ ” 形 高应力 巷 道 。该 巷 道在 掘进 及 回采 期 之 字 间变形异常剧烈 ,并表现出与高应力 区其他巷道不 同 的变形 特点 。
l n 软件进行模拟 , f et u 为了使模拟 的结果成为易于理
解 的图形 文件 ,可把 模 拟 得 到 的结果 导 入 f et l n 后 u
处理软件 t p t e l 中进行后处理 , eo 得到采空区漏风速
度等值线。
根 据 f et 拟 的结 果 ,按 照采 空 区漏 风风 速 l n模 u 划 分 采空 区 “ 三带 ”则采 空 区 “ 带 ” , 三 的宽 度 分别 为 : 散 热带 0~3 . , 8 6m 自燃 带 3 . 86~9 窒 息 带 大 6m,
何 岗, 伟 程
( 徐州 矿 务集 团 有 限公 司 生 产技 术 部 ,江 苏 徐州

2 10 ) 2 06


要 :徐 州矿务 集 团三河尖煤矿 7 1 4 5小面轨道巷 所处 的特殊 采场 及巷 道布置使其 成为 条“ 字形 高应力巷道 。 之” 依据矿压观 测数据 , 分析 了“ 字形高应力巷道 掘进 、 之” 回采期间
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