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深部巷道注浆锚索锚注分析及返修控制研究

采矿与安全工程学报 2024年第5期41卷 982-989页

作者：孙茂如程桦潘锐王雷倪先杰汪小平刘洋杜文正孙洪金中煤新集能源股份有限公司板集煤矿安徽亳州236742 安徽建筑大学建筑结构与地下工程安徽省重点实验室安徽合肥230601 鲁东大学土木工程学院山东烟台264025

针对深部巷道原支护方案难以维护巷道稳定、矿方返修方案无法有效遏制顶板破碎下沉等问题,分析注浆锚索主要参数对岩体复合力学参数的影响规律,推导注浆锚索锚注体承载能力计算公式,算例分析承载能力变化规律,在此基础上,对比分析锚注... 详细信息

针对深部巷道原支护方案难以维护巷道稳定、矿方返修方案无法有效遏制顶板破碎下沉等问题,分析注浆锚索主要参数对岩体复合力学参数的影响规律,推导注浆锚索锚注体承载能力计算公式,算例分析承载能力变化规律,在此基础上,对比分析锚注返修方案和矿方返修方案控制效果。结果表明:注浆加固对复合内摩擦角提高的贡献远大于注浆锚索间排距,内摩擦角提高值由0°增加到20°时,复合内摩擦角提高率达到98.8%;注浆加固中黏聚力提高对复合黏聚力的影响远高于内摩擦角,黏聚力提高值由0 MPa增加到0.8 MPa时,提高率达到131.1%;复合黏聚力对锚注体承载能力影响显著,由0.61 MPa增加到1.41 MPa时,承载能力提高率增加到60.2%;锚注体承载能力随注浆锚索间排距的增加而降低,间排距由0.8 m增加到2 m时,承载能力降低率为25.5%。锚注返修段比矿方返修段顶板位移控制率提高了27.8%,控制效果显著,可以在巷道返修特别是顶板破碎地段推广锚注返修方案。

关键词：深部巷道注浆锚索锚注体算例分析承载能力

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回采巷道注浆锚索超前支护优化及效果模拟

采矿与岩层控制工程学报 2022年第3期4卷 46-56页

作者：谢龙张德兵梁顺国家能源集团神东煤炭集团哈拉沟煤矿陕西榆林719315 内蒙古仲泰能源有限责任公司伊金霍洛旗分公司内蒙古鄂尔多斯017212 中国矿业大学矿业工程学院深部煤炭资源开采教育部重点实验室江苏徐州221116

在注浆锚索主动超前支护形式应用于回采巷道的工程背景下,以寸草塔二矿31204工作面为例,采用理论计算与分析、数值模拟等研究方法,探讨了不同注浆参数对浆液扩散的影响;利用COMSOL Multiphysics有限元分析软件对超前注浆锚索的注浆部分... 详细信息

在注浆锚索主动超前支护形式应用于回采巷道的工程背景下,以寸草塔二矿31204工作面为例,采用理论计算与分析、数值模拟等研究方法,探讨了不同注浆参数对浆液扩散的影响;利用COMSOL Multiphysics有限元分析软件对超前注浆锚索的注浆部分建立数值模型并求解。结果表明,浆液扩散半径与注浆压力、注浆时间呈正相关关系,注浆锚索间排距制约着稳定注浆加固圈范围及厚度。对寸草塔二矿31204工作面回采巷道超前锚索支护的注浆压力、注浆时间及注浆间排距等参数进行了优化设计,实现了该工作面回采巷道的有效超前支护,替代了超前单体及液压支架。此研究对类似条件下回采巷道超前段支护模式选择具有参考价值。

关键词：回采巷道主动式超前支护注浆锚索数值模拟

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九种模式下注浆锚索的连锁管理与关键技术研究

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煤炭科学技术 2020年第S2期48卷 34-39页

作者：袁文生姬长兴房万伟内蒙古福城矿业有限公司内蒙古鄂尔多斯014217

上海庙矿区3煤顶板岩性多为砂质泥岩及泥岩,局部出现细、中粒砂岩。泥岩及砂质泥岩,黑灰色~深灰色,含砂量较少,具水平层理,块状,裂隙不发育。细粒砂岩,浅灰色~灰白色,泥质胶结,裂隙不发育,但均有薄层伪顶,开采时易冒落,需及时维护。目... 详细信息

上海庙矿区3煤顶板岩性多为砂质泥岩及泥岩,局部出现细、中粒砂岩。泥岩及砂质泥岩,黑灰色~深灰色,含砂量较少,具水平层理,块状,裂隙不发育。细粒砂岩,浅灰色~灰白色,泥质胶结,裂隙不发育,但均有薄层伪顶,开采时易冒落,需及时维护。目前,3煤开采深度达到-800 m,顶板条件属于典型的深部软岩,围岩强度低、松动圈破碎、结构松散、易吸水膨胀,基于新奥法理论,围岩是巷道的主要承载结构,巷道支护的目的是为了更好的发挥和促进围岩的承载作用,以及在岩体中建立承载环。2017年引入注浆锚索以后,积极对标学习其他矿井先进经验,自身不断创新,在巷修地点全面应用注浆锚索加强支护,在巷修地点拐角等位置实验4 m和6 m不同长度的注浆锚索扩散半径,为注浆锚索间排距设计提供了依据,确保了注浆锚索浆液交圈,保证了支护效果;在严重失修、岩性极差的地点采取不同长度的锚索交替布置,达到了锚杆2 m锚深支护范围、锚索4 m注浆支护范围、锚索6m注浆深度的耦合支护体,从而提高了支护强度。因此,为了推进煤矿掘进巷道支护改革,实现安全科学支护,长城二矿积极扩展注浆锚索在9种特殊条件下的应用,摸索出最优支护参数及一次、二次注浆量及合理注浆时机;分析出注浆最佳顺序为底板-两帮-顶板;制定出连锁管理机制确保了施工及注浆质量;攻克注浆封孔不严、连接器堵浆崩人、注浆压力泵压力不足等施工技术难题。通过以上措施实现了注浆锚索施工、注浆合格率99.8%,彻底杜绝了巷道失修的问题。

关键词：注浆锚索连锁管理注浆顺序核心技术

不规则工作面注浆锚索代替单体及液压支架主动式超前支护技术

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金属矿山 2023年第7期 176-184页

作者：张民王海锐梁顺张渊霍州煤电集团吕梁山煤电有限公司山西吕梁033100 中国矿业大学矿业工程学院江苏徐州221116

矿山作业的少人化/无人化是我国各类矿山持续高质量发展的核心目标之一。某矿206工作面为变面宽的不规则工作面,工作面辅运顺槽原先采用液压支架及单体支柱进行超前支护,需要作业人员2~4人,且巷道有效断面小,给工作面宽度变化处增、减... 详细信息

矿山作业的少人化/无人化是我国各类矿山持续高质量发展的核心目标之一。某矿206工作面为变面宽的不规则工作面,工作面辅运顺槽原先采用液压支架及单体支柱进行超前支护,需要作业人员2~4人,且巷道有效断面小,给工作面宽度变化处增、减液压支架作业带来了很大困难。针对206不规则工作面提出了采用注浆锚索代替单体及液压支架进行主动式超前支护的技术思路,利用COMSOL有限元程序对注浆锚索支护施工的关键技术参数进行优选,设计了注浆锚索主动式超前支护技术方案,并在现场进行了工业性应用。结果表明:注浆锚索超前支护条件下工作面辅运顺槽围岩变形量小,围岩裂隙得到了有效充填与胶结,锚索承载稳定;最终实现了注浆锚索完全代替单体支柱及液压支架,为不规则工作面增、减液压支架作业提供了极大便利,同时实现了超前支护段的无人化,保障了工作面安全高效生产。该主动式超前支护技术对于金属矿山破碎顶板、矿压异常区以及对断面尺寸有较高要求的金属矿山巷道支护均具有很好的借鉴意义。

关键词：主动式超前支护注浆锚索采动应力巷道支护

不稳定残余支承压力下注浆锚索支护技术在沿空掘巷的应用

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中国煤炭 2012年第9期38卷 51-53,120页

作者：李仲辉李付臣李华兖州煤业股份有限公司鲍店煤矿山东省邹城市273500

由于采掘接替紧张,鲍店煤矿103下03工作面轨道巷在上区段回采完毕后不待采空区顶板活动稳定即留小煤柱沿空掘进。在不稳定残余支承压力影响下,巷道掘进期间即出现大变形,且进入变形稳定期煤帮流变性显著。分析认为,窄煤柱被严重破坏后... 详细信息

由于采掘接替紧张,鲍店煤矿103下03工作面轨道巷在上区段回采完毕后不待采空区顶板活动稳定即留小煤柱沿空掘进。在不稳定残余支承压力影响下,巷道掘进期间即出现大变形,且进入变形稳定期煤帮流变性显著。分析认为,窄煤柱被严重破坏后承载能力的减弱,是导致煤帮流变性显著的主要原因。在原支护的基础上,采用注浆锚索对窄煤柱进行了二次支护,巷道围岩得到有效控制,回采期间巷道断面满足生产要求。

关键词：残余支承压力沿空掘巷巷道支护注浆锚索

顶板淋水主斜井预应力注浆锚索堵水支护加固试验

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中国煤炭 2016年第1期42卷 48-51页

作者：庞云成崔满堂新矿集团福城矿业有限公司内蒙古自治区鄂尔多斯市016200 中国矿业大学矿业工程学院江苏省徐州市221008

针对古城矿主斜井顶板锚索孔导通裂隙水,导致顶板淋水严重,通过对主斜井淋水段实地钻孔探放水,分析了顶板含水层分布及淋水规律,设计了适合该工程状况的注浆锚索支护方案及注浆参数,并在现场进行注浆试验,进而推广到主斜井淋水段支护中... 详细信息

针对古城矿主斜井顶板锚索孔导通裂隙水,导致顶板淋水严重,通过对主斜井淋水段实地钻孔探放水,分析了顶板含水层分布及淋水规律,设计了适合该工程状况的注浆锚索支护方案及注浆参数,并在现场进行注浆试验,进而推广到主斜井淋水段支护中。矿压观测结果表明,注浆锚索堵水加固支护在古城矿主斜井淋水段取得了成功。

关键词：主斜井顶板淋水注浆锚索注浆试验堵水效果

新型分段注浆锚索结构设计及浆液扩散规律研究

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新型分段注浆锚索结构设计及浆液扩散规律研究

作者：徐华安徽理工大学

学位级别：硕士

目前,注浆法在煤矿的支护和修复中已得到了广泛的应用,但是在深孔注浆过程中,深部和浅部的裂隙发育状况不一样,浅部裂隙的宽度比深部裂隙更为粗大,有学者进行相关的研究分析,并提出深浅孔两孔注浆法。此注浆法的注浆效果得到了一定的改... 详细信息

目前,注浆法在煤矿的支护和修复中已得到了广泛的应用,但是在深孔注浆过程中,深部和浅部的裂隙发育状况不一样,浅部裂隙的宽度比深部裂隙更为粗大,有学者进行相关的研究分析,并提出深浅孔两孔注浆法。此注浆法的注浆效果得到了一定的改善,但是这种方法,施工工序多,工艺较为繁琐,提高了施工工作量,并且还消耗了大量的人力物力,大大延长了地下工程项目的时间,不利于工程的快速实施。在此情况下,本文提出了一种新型分段式中空注浆锚索,在一个钻孔内实现了分段注浆,采用理论分析和数值模拟两种研究方法对其进行分析探索,阐述了在深孔的倾斜裂隙中注浆压力和注浆流动距离之间的相互关系,推导出在深孔倾斜裂隙渗流作用下注浆浆液流动的规律;根据数值模拟,基于一些基本假设,建立倾斜裂隙渗透注浆的模型,分析不同因素对注浆浆液流动和注浆压力的影响。根据上述的研究分析,可得如下结论:(1)根据深孔注浆深浅部裂隙宽度不同这一特性,提出一种分段注浆新工艺,设计出一种新型分段注浆锚索,通过改变注浆锚索构件组成、增加特殊技术装置等,在一个钻孔内,实现深孔由深向浅分段注浆及分级封浆,通过理论分析和数值模拟验证分段注浆。(2)基于不同流体的本构方程、质量守恒定律和运动方程等,根据一些基本假设,建立不同裂隙宽度的浆液流动模型,分析影响浆液流动范围的各种因素与注浆压力与注浆浆液流动半径的相互关系,同时对深浅孔注浆方案作对比,分析分段注浆的优点。(3)通过COMSOL Multiphysics数值模拟软件,建立层流模块和流-固耦合模块,基于一些基本假设,建立倾斜裂隙渗透注浆的模型,利用控制变量的原则,分析注浆压力、浆液粘度和裂隙宽度等不同因素对浆液流动范围和注浆压力的影响及其影响大小。图[40] 表[5] 参[96]

关键词：分段注浆注浆锚索数值模拟浆液流型

麦垛山煤矿110207软岩巷道注浆锚索加固支护技术与应用

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麦垛山煤矿110207软岩巷道注浆锚索加固支护技术与应用

作者：赵新宇中国矿业大学

学位级别：硕士

软岩巷道的支护技术是一直是煤矿开采中的重点难题,软岩巷道因其围岩强度低、自稳能力差等特点,巷道支护十分困难,呈现巷道自稳时间短、易产生蠕变、顶底板和帮部变形量大、变形持续的时间长等特点。麦垛山煤矿110207软岩巷道发生遇水... 详细信息

软岩巷道的支护技术是一直是煤矿开采中的重点难题,软岩巷道因其围岩强度低、自稳能力差等特点,巷道支护十分困难,呈现巷道自稳时间短、易产生蠕变、顶底板和帮部变形量大、变形持续的时间长等特点。麦垛山煤矿110207软岩巷道发生遇水泥化、顶板破碎等大范围的变形破坏问题,原来的支护方案已不能满足矿井生产需求,锚索注浆加固为解决软岩巷道的支护问题提供了一条有效途径。因此,研究麦垛山煤矿110207软岩巷道注浆锚索加固支护技术及现场应用具有重要研究和工程意义。本文以麦垛山煤矿110207回风巷道为研究背景,利用理论分析、物理实验、数值模拟以及工业性应用等方法,研究了110207软岩回风巷道的破坏特征及失稳因素,揭示了软岩巷道中注浆锚索的加固机制和浆液扩散规律,模拟了不同注浆锚索加固支护方案对巷道围岩变形的影响,得出了适合于该巷道的最佳支护方案,并开展工业性应用。得到以下主要结论:(1)研究了110207软岩回风巷道的破坏特征及失稳因素。通过现场调研及实验室试验分析,11采区2煤顶板直罗组下段砂岩含水层富水性较强、厚度大,巷道变形明显,顶板下沉、底鼓量增加,岩层岩性变化剧烈,现场巷道的支护效果差。软岩巷道遇水泥化、顶板泥化锚固无力等因素对巷道影响较大。(2)分析了注浆锚索对软岩的力学加固机理,确定了注浆锚索浆液扩散的关键参数。通过COMSOL模拟软件对110207巷道顶板的扩散和渗透规律进行模拟,模拟了注浆的注浆时间、注浆压力、浆液水灰比等关键参数对注浆锚索浆液扩散半径的影响。研究了注浆锚索对破碎围岩力学性质的影响,注浆锚索的间排距过大,注浆锚索之间的浆液未发生贯通,只在锚索周围进行扩散。(3)利用FLAC得出了适合于该巷道的最佳支护方案。对比了不同注浆锚索支护方案下软岩巷道的围岩应力、塑性区以及位移演化规律,确定了巷道的注浆加固支护技术方案,即方案五采用锚杆、短锚索以及注浆锚索的支护方式能够有效发挥支护构件的承载力。(4)工业性试验结果表明,在注浆锚索方案实施后,巷道变形明显减小,内部裂隙发育除受采动应力影响外,未发现较为明显的离层,注浆锚索发挥其主动支护作用,提高了巷道围岩的整体支护强度,确保了麦垛山煤矿110207软岩回风巷道的稳定性。论文共有图48幅,表5个,参考文献73篇。

关键词：软岩巷道注浆锚索浆液扩散支护方案围岩变形监测

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破碎顶板巷道注浆锚索加固机理与应用

煤炭技术 2022年第4期41卷 28-31页

作者：王磊山西西山煤电股份有限公司马兰矿山西古交030205

以镇城底矿22212运输巷为例,研究了注浆锚索对破碎顶板巷道的加固作用,揭示了注浆加固机理,提出了注浆锚索与原支护方式联合支护方案。研究表明,破碎围岩条件的巷道,围岩难以形成有效整体,围岩变形加剧。通过注浆,能够固结破碎岩体,增... 详细信息

以镇城底矿22212运输巷为例,研究了注浆锚索对破碎顶板巷道的加固作用,揭示了注浆加固机理,提出了注浆锚索与原支护方式联合支护方案。研究表明,破碎围岩条件的巷道,围岩难以形成有效整体,围岩变形加剧。通过注浆,能够固结破碎岩体,增强其整体承载能力,改善应力状态,控制围岩变形,从而提高巷道稳定性。在22212原支护方案的基础上,提出采用注浆锚索对巷道围岩进行加固,根据监测,加固后巷道顶板下沉量由原支护方式的262 mm减小为18 mm,减小了93%,两帮移近量也有所下降,巷道得到有效控制,研究可为类似条件的巷道支护提供借鉴。

关键词：破碎顶板巷道支护注浆锚索围岩变形巷道稳定性