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浅析耦合支护技术在高应力软岩回采巷道支护中的应用

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内蒙古煤炭经济 2024年第12期 118-120页

作者：何伟斌窑街煤电集团有限公司海石湾煤矿甘肃兰州730084

软岩巷道支护问题至今没有得到解决,特别是高应力软岩回采巷道支护难度大、返修次数多,维修费用大,严重影响生产安全。研究高应力软岩巷道稳定性问题具有经济和社会意义。

关键词：高应力软岩变形速度巷道稳定性非对称耦合支护有效控制

高应力软岩巷道全长锚固玻璃钢锚杆受力特征研究

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采矿与安全工程学报 2019年第3期36卷 482-490页

作者：王文杰万浩武汉科技大学资源与环境工程学院湖北武汉430081 冶金矿产资源高效利用与造块湖北省重点实验湖北武汉430081

针对高应力软岩巷道全长锚固玻璃钢锚杆受力特征及失效问题,采用FLAC^3D软件对软岩巷道中同断面不同安装部位玻璃钢锚杆轴向和横向受力特征及其随支护时间的变化规律进行分析。结果表明:软岩巷道顶板和两帮处锚杆主要受轴向拉伸作用,而... 详细信息

针对高应力软岩巷道全长锚固玻璃钢锚杆受力特征及失效问题,采用FLAC^3D软件对软岩巷道中同断面不同安装部位玻璃钢锚杆轴向和横向受力特征及其随支护时间的变化规律进行分析。结果表明:软岩巷道顶板和两帮处锚杆主要受轴向拉伸作用,而拱肩和底角处锚杆受到轴向拉伸和横向弯曲的综合作用。随着支护时间的增长,顶板和两帮处锚杆轴力增大明显,但锚杆弯矩较小;而拱肩和底角处锚杆除轴力增大外,其弯矩变化也较大,锚杆弯矩呈现先增大后减小的规律,且弯矩较大的部分主要集中在靠近临空面的外端部,易使锚杆受到横向弯曲的影响而发生弯拉失效。研究结果与现有文献理论研究及现场试验结果相吻合,能为高应力软岩巷道中玻璃钢锚杆及其他黏结式锚杆支护设计和参数优化提供理论指导。

关键词：高应力软岩巷道支护玻璃钢锚杆全长锚固受力特征

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高应力软岩巷道底鼓机理及控制实践

采矿与安全工程学报 2017年第2期34卷 214-220,227页

作者：王晓卿阚甲广焦建康中国矿业大学(北京)资源与安全工程学院北京100083 天地科技股份有限公司开采设计事业部北京100013 中国矿业大学深部煤炭资源开采教育部重点实验室矿业工程学院江苏徐州221116

为探索高应力软岩巷道底鼓治理方法,以潘一东矿西翼主胶带机大巷三联巷为研究对象,在调研其工程地质条件及底鼓概况的基础上,采用FLAC3D5.0软件分析了其底鼓机理;研发出适用于底板加固的端锚锚索束,提出了以端锚锚索束为主的底鼓控制方... 详细信息

为探索高应力软岩巷道底鼓治理方法,以潘一东矿西翼主胶带机大巷三联巷为研究对象,在调研其工程地质条件及底鼓概况的基础上,采用FLAC3D5.0软件分析了其底鼓机理;研发出适用于底板加固的端锚锚索束,提出了以端锚锚索束为主的底鼓控制方案;采用数值方法验证了底鼓控制效果,并将底鼓控制方案应用于工程实践。研究结果表明:三联巷底鼓属于挤压流动性底鼓,在两帮挤压效应作用下,底板整体凸起;端锚锚索束高支护刚度与高延伸性为相互制约关系,兼顾二者可以确定端锚锚索束参数;巷道底板加固会弱化两帮的挤压效应,改善帮顶支护结构工况;端锚锚索束在实现全孔注浆的同时兼具高锚固力及高延伸性,对高应力软岩巷道底鼓具有良好的控制效果。

关键词：高应力软岩挤压流动性底鼓端锚锚索束支护结构数值模拟

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高应力软岩巷道围岩与支护结构相互作用分析

岩土力学 2013年第9期34卷 2601-2607,2614页

作者：孙闯张向东李永靖辽宁工程技术大学土木与交通学院辽宁阜新123000

基于Mohr-Coulomb应变软化模型,将收敛-约束法应用于高应力软岩巷道围岩-支护相互作用分析中,构建典型支护结构特征曲线。以FLAC3D数值模拟软件为工具,分析应变软化模型、剪胀角及不同巷道断面类型对围岩-支护相互作用的影响,并对支护... 详细信息

基于Mohr-Coulomb应变软化模型,将收敛-约束法应用于高应力软岩巷道围岩-支护相互作用分析中,构建典型支护结构特征曲线。以FLAC3D数值模拟软件为工具,分析应变软化模型、剪胀角及不同巷道断面类型对围岩-支护相互作用的影响,并对支护系统稳定性进行评价。研究结果表明:考虑应变软化行为的围岩所需支护压力与Mohr-Coulomb模型计算结果相差较大,剪胀角对围岩应力释放过程及围岩-支护相互作用影响较小,巷道不同断面形式及断面不同位置点围岩所需支护压力有一定差异性;初期支护系统的稳定性是围岩与支护系统最终稳定的关键,采用收敛-约束法评价高应力软岩巷道初期支护系统的稳定性,对高应力软岩巷道的支护结构设计及施工具有一定指导意义。

关键词：高应力软岩应变软化收敛-约束法围岩-支护相互作用

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高应力软岩非弹性体积增加试验研究

煤炭学报 2009年第7期34卷 903-906页

作者：卢兴利刘泉声张伟付建军中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学与工程国家重点实验室湖北武汉430071 山东科技大学土木建筑学院山东青岛266510

从砂质泥岩常规三轴试验出发,通过研究体积应变的变化规律,得到不同围压下砂质泥岩完全扩容应变与完全扩容极限.结果表明,软岩在力学作用下产生非弹性的扩容变形.进一步的试验及理论分析认为,砂质泥岩的体积变形存在一个门槛值即压缩扩... 详细信息

从砂质泥岩常规三轴试验出发,通过研究体积应变的变化规律,得到不同围压下砂质泥岩完全扩容应变与完全扩容极限.结果表明,软岩在力学作用下产生非弹性的扩容变形.进一步的试验及理论分析认为,砂质泥岩的体积变形存在一个门槛值即压缩扩容边界cd,完全扩容应变既是岩石试件体积应变的最小值同时也是最大压缩应变值.完全扩容应变及完全扩容极限与围压变化幅度一致,说明围压对扩容具有抑制作用.围压越高,压缩扩容边界cd出现的越迟,扩容之前的压缩变形愈大.

关键词：高应力软岩非弹性体积应变完全扩容应变完全扩容极限压缩扩容边界

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高应力软岩巷道围岩变形破坏研究

岩石力学与工程学报 2000年第6期19卷 726-730页

作者：刘高聂德新韩文峰成都理工大学兰州大学资源环境学院兰州730000 兰州大学资源环境学院

以某有色金属矿山巷道为例 ,给出了高应力软岩的定义 ,论述了高应力软岩的特征、形成条件以及高应力软岩巷道围岩的变形破坏特征和类型 ,分析了巷道开挖前后地应力状态的变化及其对围岩变形破坏的影响。

关键词：高应力软岩巷道围岩变形破坏机制工程岩体

高应力软岩沿空掘巷煤柱宽度确定及围岩控制技术

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煤炭科学技术 2021年第12期49卷 29-37页

作者：王志强仲启尧王鹏石磊黄玄皓中国矿业大学(北京)能源与矿业学院北京100083 中国矿业大学(北京)共伴生能源精准开采北京市重点实验室北京100083 中国矿业大学(北京)煤炭安全开采与地质保障国家级实验教学示范中心北京100083

为解决某矿在高应力软岩条件下巷道变形严重、难支护等问题,采用理论计算、数值模拟和现场实测等方法对巷道布置方式和支护方式进行优化,采用错层位沿空掘巷巷道布置方式,建立3个铰接岩块间力学模型,确定了作用在煤柱上的应力及应力集... 详细信息

为解决某矿在高应力软岩条件下巷道变形严重、难支护等问题,采用理论计算、数值模拟和现场实测等方法对巷道布置方式和支护方式进行优化,采用错层位沿空掘巷巷道布置方式,建立3个铰接岩块间力学模型,确定了作用在煤柱上的应力及应力集中系数,进而建立了缓斜中厚煤层采空区实体煤侧力学模型,通过理论推导、计算得出极限平衡区宽度,确定了沿空掘巷巷道位置,并提出了“相邻巷道联合支护技术和非对称控制技术”相结合的综合围岩控制技术。研究结果表明:作用在煤柱上的应力为55.71 MPa,应力集中系数为4.60,进而得出煤层垂向应力集中系数分量为4.33、倾向应力集中系数分量为1.57,极限平衡区宽度为11.35 m,确定煤柱宽度为5 m,数值模拟显示采用错层位综合围岩控制技术,1218回风巷顶板垂直应力大于原岩应力,可承载一部分上覆岩层质量,而传统巷道支护垂直应力低于原岩应力,说明顶板已较为破碎,不具备承载能力,传统支护右帮低于原岩应力,围岩破碎。2种支护方式煤柱均发生破坏,采用综合围岩控制技术时顶板有一部分未发生破坏,右帮破坏范围小,采用传统支护时顶板破坏范围较大,右帮破坏大,说明采用综合围岩控制技术可提高围岩强度和抗破坏能力。通过现场监测,在巷道掘进75 d后围岩变形量减缓。顶板最大下沉量为74 mm,底鼓量最大为32 mm,煤柱帮侧位移最大为58 mm,实体煤帮侧最大位移为45 mm,说明采用综合围岩控制技术可有效控制围岩变形量。

关键词：高应力软岩错层位沿空掘巷联合支护非对称控制技术

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高应力软岩巷道变形特征及其支护参数设计

采矿与安全工程学报 2009年第2期26卷 183-186页

作者：李刚梁冰张国华辽宁工程技术大学安全科学与工程学院辽宁阜新123000 辽宁工程技术大学力学与工程学院辽宁阜新123000 黑龙江科技学院安全工程学院黑龙江哈尔滨150027

为了探讨高应力软岩巷道合理的控制方法,根据吕家坨煤矿深部高应力软岩巷道围岩主要物性参数的实验室测试以及现场围岩变形的观测,利用FLAC3D软件进行了数值模拟,分析了高应力软岩巷道的变形失稳特征.研究表明:高应力软岩巷道控制技术... 详细信息

为了探讨高应力软岩巷道合理的控制方法,根据吕家坨煤矿深部高应力软岩巷道围岩主要物性参数的实验室测试以及现场围岩变形的观测,利用FLAC3D软件进行了数值模拟,分析了高应力软岩巷道的变形失稳特征.研究表明:高应力软岩巷道控制技术的关键在于支护结构和围岩体强度的耦合作用和控制底鼓.提出了以加强初次支护强度和采用底角锚杆为技术核心的支护方案.现场实践表明,该方案对高应力软岩巷道围岩变形的控制效果较好.

关键词：深部高应力软岩耦合支护参数设计

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高应力软岩隧道锚杆(索)成孔钻具研究

铁道科学与工程学报 2022年第7期19卷 2080-2089页

作者：郭新新王振宇汪波程星源乔小兵西南交通大学交通隧道工程教育部重点实验室四川成都610031 甘肃长达路业有限责任公司甘肃兰州730030

为解决高应力软岩隧道锚孔,尤其是深锚孔的稳定有效成孔难题,以渭武高速木寨岭公路隧道为工程依托,对围岩钻孔机理进行分析,选择适宜锚杆钻机与不同型号和不同参数的钻具,开展现场钻进和锚索安装试验。从钻具失效模式、钻进工效、使用... 详细信息

为解决高应力软岩隧道锚孔,尤其是深锚孔的稳定有效成孔难题,以渭武高速木寨岭公路隧道为工程依托,对围岩钻孔机理进行分析,选择适宜锚杆钻机与不同型号和不同参数的钻具,开展现场钻进和锚索安装试验。从钻具失效模式、钻进工效、使用寿命及成孔效果等方面研究高应力软岩隧道适宜成孔钻具。研究结果表明:钻孔直径增加导致钻具螺纹连接处的应力复杂化,钻具出现了连接处断裂的非常规失效模式。后倾角是PDC钻具钻进工效和使用寿命的关键影响因素,设计应以20°为基准,软岩条件下适当减小其值可显著提升钻进功效,但会减小钻具的使用寿命。小、大组合式钻具由导向钻具(28 mm)和扩孔钻具(45 mm)组成,其中的导向钻具起到了增强钻具定位、提前释放围岩高应力作用,且采用较小后倾角(17.5°)设计以实现快速钻进。扩孔钻具采用3 PDC片形式以实现锚孔圆顺性的提升,使得小、大组合式钻具在使用寿命和成孔效果等方面较单一直径钻具均有显著提升,单个使用寿命达到60 m,10 m锚索的机械推入率降至9%。研究成果可为适配高应力软岩隧道(深)锚孔有效钻进需求的成孔钻具选型提供支撑和实践基础。

关键词：隧道工程高应力软岩 PDC片钻孔试验组合式钻具