以淮南某矿深部沿空巷道的修复治理为工程背景,通过FLAC2D数值模拟分析了影响巷道围岩稳定性的因素,在此基础上提出深部软岩动压巷道的围岩控制技术,详细介绍了62110风巷扩修加固技术方案,实践表明:采用架锚注联合加固技术能够有效控制沿空留巷围岩的强烈变形,保持留巷稳定。

为得到困难条件下大变形巷道围岩的变形机理与控制对策,以困难条件下巷道的类型划分和特点为基础,总结了巷道围岩表面变形特征和内部的变形与结构特征,详细分析了高应力大变形破坏、底鼓型巷道系统失稳、采动巷道的变形破坏、结构面错动变形机制、围岩与支护结构不耦合五类主要变形机制。结合巷道围岩控制理论研究与工程实践,提出了目前困难条件下矿井巷道支护存在的主要问题、难点与控制关键。最后,结合工程实践,分别介绍了高应力软岩巷道、大断面斜井穿越采空区、承受采动影响巷道的围岩支护技术及应用效果。

针对沿空动压巷道在上区段工作面回采,即受到第一次采动影响时的围岩变形破坏特征,分析巷道围岩尤其是围岩弱结构体(护巷煤柱)的破坏失稳机理,并根据现场试验情况,研究沿空动压巷道在第一次采动影响(上区段工作面回采)时的围岩弱结构的控制机理,提出合理的围岩弱结构控制技术与方法,为类似条件下巷道的支护与维护提供参考、借鉴。

麻家梁矿14202辅助运输巷在掘巷过程中,受相邻14201工作面坚硬顶板垮落强动压的影响,矿压显现剧烈、原巷道支护不能满足安全生产。针对14202辅助运输巷强动压大变形的特点,提出了超前顶板水压致裂卸压围岩控制技术,确定了水压致裂的致裂层位及相应的钻孔施工参数,在水力压裂后通过观察观测孔液体流出量验证岩体压裂效果。试验结果表明,实施超前顶板水压致裂后,14202辅助运输巷两帮最大移近量约为0.6 m,平均移近量约为0.4 m,最大底鼓量约为1.5 m,平均底鼓量约为1 m,明显小于未实施水力致裂技术治理时动压巷道变形量(未实施水压致裂段巷道最大底鼓量为2.5 m,平均底鼓为1.9 m),有效地解决了强动压巷道的大变形问题。

在煤矿井下巷道支护中多采用槽钢梁、T形钢带等作为锚索组合梁,在高地压软岩巷道、矿压显现明显等条件下,该类组合梁在锚索远未达到其额定支护力的时候就会发生屈服,锚索支护性能不能有效利用。针对上述问题采用理论分析、实验室实测等方法研制了一种新型锚索组合构件-箱型梁。现场应用表明:该箱型梁大幅提高了锚索组合梁的强度和刚度,承载能力较14#b槽钢梁提高8倍以上,较T3钢带提高14倍以上,能够有效收集围岩表面压力并传递给锚索,对控制高地压、软岩巷道的围岩变形效果明显。

以矿井回采巷道为研究背景,通过锚杆-围岩(煤)的协调作用机理,对锚杆+短锚杆搭配支护形式和短锚杆+锚索联合支护形式进行数值模拟研究。结果表明:锚杆具有良好的力学性能,其延伸率可达到17%,相比锚索有着更大工程延伸率,锚杆此种特性保证了其能够提供适宜的支护力的同时,长短搭配的支护方式有着更为宽泛的有效支护区域,允许围岩有着最大范围的变形量。

针对冲击地压巷道围岩难以控制的问题,提出采用桁架锚索-锚杆联合支护冲击地压巷道。采用理论分析、现场实践相结合的方法,研究桁架锚索支护冲击地压巷道的原理。运用材料力学、岩体力学理论,建立锚索支护巷道的力学模型,对比研究普通单体锚索和桁架锚索支护冲击地压巷道抗冲效果。研究表明:普通单体锚索难以适应巷道围岩和锚杆的变形而先行破坏,锚索-锚杆支护体系被各个击破,从而导致冲击地压发生;相对于单体锚索,桁架锚索锚固区围岩最大拉应力降低Fsinα+F,最大剪应力降低Fsinα,变形量增加ckcosα,并一定程度上能够实现桁架锚索-锚杆协同防冲支护;能量理论分析表明,桁架锚索支护系统比普通锚索支护系统要多吸收D(22 2a/cosa+2c-2a)能量,抗冲震级也加大。现场应用表明,桁架锚索-锚杆联合支护能够有效地防止巷道冲击地压的发生。

为了控制塔山煤矿8304工作面在切顶卸压过程中巷道顶板的下沉变形现象,保证成巷过程及巷道二次复用期间顶板围岩的稳定性,在预留巷道顶板原支护的基础上采用恒阻大变形锚索对顶板进行补强支护。运用理论计算并结合现场实际条件,选用长度为9. 3m,支护密度0. 8根/m2的恒阻大变形锚索加固顶板。现场应用结果表明:巷道顶板下沉量较小,成巷效果良好,可以满足复用生产要求,说明恒阻大变形锚索能很好适应切顶卸压自成巷对巷道顶板的变形影响,也为其他类似条件下沿空留巷顶板支护提供一定参考。

潞安机械公司在ZZ9000/23/48型液压支架柱窝铸件实际生产过程中,由于传统工艺的局限,柱窝铸件冒口处无法得到有效补缩,导致柱窝在切割冒口后发现十字结构热节处存在严重的缩孔缺陷,直接导致铸件报废,无法使用。通过对该型柱窝铸件工艺的优化,采用热节处放置外冷铁和冒口加保温盖的工艺手段,有效避免了冒口处缩孔缺陷的产生,保证了ZZ9000/23/48型液压支架柱窝铸件的产品质量。

针对煤层开采深度不断加深、矿山压力逐渐增大的现实情况,积极推广应用ZY8000-22/48液压支架,详细介绍了该支架的技术特征和技术参数,并以开滦股份公司吕家坨矿业分公司6572工作面为例,实践探索了该支架的应用效果。结果表明,该支架的应用,有效提高了机械化程度,增加了工作面支护强度,减轻了工人劳动强度,保证了安全生产,提高了工作面单产,月最高产量达到13.5万t,相比原21/45支架准备工作面产量提高了3万t/月,实现了经济效益的突破。