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深部大变形巷道围岩稳定性控制方法研究 被引量:142
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作者 王卫军 袁超 +5 位作者 余伟健 吴海 彭文庆 彭刚 柳小胜 董恩远 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第12期2921-2931,共11页
针对深部高应力巷道围岩大变形难以控制的问题,采用Kastner等相关理论,研究了支护阻力对深部高应力巷道围岩变形的影响,揭示了其变形难以控制的力学本质,提出了巷道围岩稳定性控制新的支护理念。深部高应力巷道围岩大变形主要来自于两部... 针对深部高应力巷道围岩大变形难以控制的问题,采用Kastner等相关理论,研究了支护阻力对深部高应力巷道围岩变形的影响,揭示了其变形难以控制的力学本质,提出了巷道围岩稳定性控制新的支护理念。深部高应力巷道围岩大变形主要来自于两部分:1巷道周边浅部破碎围岩的扩容与剪胀等非连续性变形;2高应力致使巷道围岩产生的以塑性变形为主的连续性变形。研究表明:目前的支护水平对巷道围岩的连续性变形影响十分有限,总是存在一部分变形量无法控制,即深部巷道围岩存在"给定变形"。为实现巷道围岩稳定控制,降低支护成本,巷道围岩支护理念应由变形控制向稳定控制转变,确保巷道围岩均匀、协调变形,消除冒顶与片帮等不安全隐患,增强巷道围岩整体性与稳定性。因此,对于深部高应力巷道围岩稳定性控制,可在巷道掘进时预留一定的变形空间以容纳围岩部分"给定变形",支护结构应具有一定的连续性变形能力,又能持续提供较高的支护阻力,以维持巷道围岩的完整性与稳定性,保障巷道围岩的均匀、协调变形。工程实践结果表明:考虑预留变形并采用"可接长锚杆+刚性长螺纹钢锚杆+锚网+W钢带+喷射混凝土"综合控制技术为主,并辅以可接长锚杆强化顶板支护方案可较好控制巷道围岩的稳定性,保障了巷道服务期间的安全使用。 展开更多
关键词 高应力 稳定性控制 给定变形 支护阻力
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高应力软岩巷道变形与破坏机制及返修控制技术 被引量:135
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作者 余伟健 王卫军 +1 位作者 黄文忠 吴海 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第4期614-623,共10页
针对高应力软岩巷道的大量变形与破坏问题,以江西曲江煤矿-850 m水平运输大巷为例,研究了变形机理和返修控制技术。首先,对该大巷的变形及破坏情况选取7个具有代表性的地段进行现场调查,发现变形与破坏形式主要包括两帮内挤、侧墙张裂、... 针对高应力软岩巷道的大量变形与破坏问题,以江西曲江煤矿-850 m水平运输大巷为例,研究了变形机理和返修控制技术。首先,对该大巷的变形及破坏情况选取7个具有代表性的地段进行现场调查,发现变形与破坏形式主要包括两帮内挤、侧墙张裂、U型钢棚架弯曲或折断、底板鼓起和顶板垮落等;进行了X衍射实验和围岩内部变形结构的现场窥视,表明该巷道围岩含泥质矿物较多,松动圈较大(4 m左右)。然后,采用巴顿分类Q值、地质力学RMR值和松动圈估计值等将-850 m水平运输大巷的各调查段巷道稳定性归为Ⅴ,Ⅳ和Ⅲ类,相应地将这3类巷道称为垮冒巷道、特殊巷道和标准巷道,并给出了初步支护方案。最后,借助于工程类比、围岩分类、截面面积校核和提出的锚固段长度经验公式等方法得到了返修巷道锚索(锚杆)的长度、间排距、强度、直径和锚固段长度等主要参数。由此,-850 m水平运输大巷试验段巷道选取了"锚杆、金属网、喷浆、锚索、注浆和底板锚索"的综合支护方式。应用表明:经过147 d,巷道两帮收敛量最大值仅为66 mm,顶底板移近量最大值仅为119 mm,监测后期的收敛速率均小于1 mm/d,处于稳定状态。 展开更多
关键词 高应力 软岩巷道 变形机理 返修 支护设计
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迎采动面沿空掘巷围岩变形规律及控制技术 被引量:109
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作者 王猛 柏建彪 +3 位作者 王襄禹 徐营 郭永红 曹金龙 《采矿与安全工程学报》 EI 北大核心 2012年第2期197-202,共6页
迎采动面沿空掘巷经历邻近工作面侧向基本顶断裂、转动及稳定的全过程动压影响后,巷道围岩将产生大变形、维护困难。采用理论分析、数值计算和现场试验研究迎采动面沿空掘巷围岩变形规律和控制技术,得到该类巷道受邻近工作面采动影响后... 迎采动面沿空掘巷经历邻近工作面侧向基本顶断裂、转动及稳定的全过程动压影响后,巷道围岩将产生大变形、维护困难。采用理论分析、数值计算和现场试验研究迎采动面沿空掘巷围岩变形规律和控制技术,得到该类巷道受邻近工作面采动影响后围岩呈现非对称变形,窄煤柱和顶板变形剧烈,提出提高窄煤柱和顶板支护强度使围岩形成有效承载体是保持迎采动面沿空掘巷整体稳定的关键,据此提出了合理的围岩控制技术:1)合理确定窄煤柱宽度,使邻近工作面采动影响稳定后巷道处于应力降低区;2)高强度大延伸率锚杆控制围岩变形;3)加强窄煤柱、顶板支护,提高关键部位承载能力。棋盘井煤矿工程实践表明,该技术有效控制了该类巷道围岩变形量,取得了良好效果。 展开更多
关键词 沿空掘巷 迎采掘进 变形规律 围岩控制 加强支护
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再论采场矿山压力理论 被引量:65
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作者 钱鸣高 何富连 +1 位作者 王作棠 高存宝 《中国矿业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1994年第3期1-9,共9页
本文简述了采场上覆岩层的结构模型及其形成的“给定变形”概念以及原有采场支架受载大小的计算原则、实际测定结果及其存在的问题。另外,根据近年来对直接顶及放顶煤矿山压力显现的研究,本文提出了较为完整的采场矿山压力力学模型,... 本文简述了采场上覆岩层的结构模型及其形成的“给定变形”概念以及原有采场支架受载大小的计算原则、实际测定结果及其存在的问题。另外,根据近年来对直接顶及放顶煤矿山压力显现的研究,本文提出了较为完整的采场矿山压力力学模型,并详细分析了“直接顶(顶煤)—支架—底板”支撑体系的系统刚度及各自刚度变化时对工作面矿山压力显现的影响,给出了支架存在给定变形工作状态的条件,修正了支架受力与采高成正比的传统观念。 展开更多
关键词 支撑体系 采场支护 矿山压力
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大梁隧道软岩大变形及其支护方案研究 被引量:76
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作者 戴永浩 陈卫忠 +3 位作者 田洪铭 杨建平 孟祥军 邓小林 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第S2期4149-4156,共8页
针对大梁隧道工程地质特点,开展隧洞开挖后围岩大变形现场监测与分析,得知隧洞变形具有变形速度快、持续时间长和变形量大的特点,最大下沉量可达55 cm,最大变形速率为1.69 cm/d。通过开展岩石试样单轴、三轴压缩破坏试验,采用广义Hoek-B... 针对大梁隧道工程地质特点,开展隧洞开挖后围岩大变形现场监测与分析,得知隧洞变形具有变形速度快、持续时间长和变形量大的特点,最大下沉量可达55 cm,最大变形速率为1.69 cm/d。通过开展岩石试样单轴、三轴压缩破坏试验,采用广义Hoek-Brown准则,确定岩体常规弹塑性力学参数;结合隧洞变形监测数据,将隧洞围岩视为具有弹塑性流变行为的连续介质,采用经验流变模型,开展有限元反演分析,得到岩体流变力学参数。根据数值仿真结果,分析隧道围岩位移、应力及损伤区分布规律,从而为支护方案修改设计和参数调整提供依据。在上述研究基础上,应用新奥法施工力学原理,提出加大预留变形量,拱顶超前注浆加固围岩,打拱脚长锚杆控制拱架整体下沉,并采用钢拱架(拱架之间采用型钢连接)+锚杆+钢筋网协同支护,构成软岩大变形洞段联合支护方案,成功解决了大梁隧道破碎、软弱围岩地段的施工与支护难题,经施工后巷道稳定性良好。 展开更多
关键词 隧道工程 高地应力 软岩 大变形 有限元反演 支护对策
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深部高应力巷道围岩预留变形控制技术 被引量:58
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作者 王卫军 袁超 +5 位作者 余伟健 赵延林 彭文庆 吴海 彭刚 屈延嗣 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第9期2156-2164,共9页
采用理论分析、数值计算、现场试验等手段,研究了支护阻力对深部高应力巷道围岩变形与塑性区的影响,提出了支护结构应满足围岩大变形的协调支护原则。研究结果表明:在现有支护条件下,支护阻力对深部高应力巷道围岩变形、塑性区影响十分... 采用理论分析、数值计算、现场试验等手段,研究了支护阻力对深部高应力巷道围岩变形与塑性区的影响,提出了支护结构应满足围岩大变形的协调支护原则。研究结果表明:在现有支护条件下,支护阻力对深部高应力巷道围岩变形、塑性区影响十分有限,深部高应力巷道围岩总是存在一部分变形量依靠现有支护水平无法控制,将此部分围岩变形量称之为巷道围岩的"给定变形",并且这种"给定变形"随着开采深度的增加而增大;因此,对于深部高应力巷道围岩变形控制,可在巷道掘进时预留一定的变形空间,并要求支护结构应能够适应巷道围岩的大变形,以维持围岩的完整性,同时保障支护结构本身能够持续不断提供支护阻力而又不出现断裂失效。工程实践结果表明:考虑预留变形并采用"锚杆+自动让压桁架锚索"为主体,锚索加固为辅助的综合控制技术可较好的控制巷道围岩的稳定性,保障了巷道服务期间的安全使用。 展开更多
关键词 高应力 给定变形 支护阻力 预留变形 塑性区
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极破碎软岩巷道失稳机理与动态迭加耦合支护技术研究 被引量:58
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作者 宗义江 韩立军 郜建明 《采矿与安全工程学报》 EI 北大核心 2013年第3期355-362,共8页
基于赵庄矿极破碎软岩巷道长期矿压监测、围岩力学参数测试与矿物成分分析及松动圈测试等成果,分析了巷道围岩变形破坏的特点,揭示了极破碎软岩巷道变形失稳机理;针对该矿极破碎软岩巷道提出了由预留变形量、锚网索喷耦合支护、二次锚... 基于赵庄矿极破碎软岩巷道长期矿压监测、围岩力学参数测试与矿物成分分析及松动圈测试等成果,分析了巷道围岩变形破坏的特点,揭示了极破碎软岩巷道变形失稳机理;针对该矿极破碎软岩巷道提出了由预留变形量、锚网索喷耦合支护、二次锚注加固组成的动态迭加耦合支护技术方案,并通过相似模型试验和井下工程实践对该技术方案的支护效果进行了验证。研究表明:通过预留变形量释放围岩中的变形能和高应力,顶板高预应力锚索、帮部高预应力锚杆和低预应力锚索实现"控顶卸压",低压浅孔充填和高压深孔渗透注浆相结合形成积极有效的锚注支护结构和多层组合拱(梁)结构,底角和底板锚注有效控制巷道底鼓,从而实现对极破碎软岩巷道围岩变形的有效控制。 展开更多
关键词 破碎围岩 软岩巷道 变形失稳 耦合支护 控制技术
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南方复杂条件下的薄煤层开采巷道围岩支护问题及对策 被引量:55
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作者 余伟健 冯涛 +4 位作者 王卫军 王平 袁超 郭罡业 杜少华 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第10期2370-2379,共10页
针对复杂地质条件下南方薄煤层开采巷道出现的大变形与控制等问题,开展了一系列现场调查、理论分析和试验等研究。首先,分析了南方煤层地质条件、巷道变形特点和支护中存在的突出问题,同时进行了大量巷道变形的现场调研;然后,研究了薄... 针对复杂地质条件下南方薄煤层开采巷道出现的大变形与控制等问题,开展了一系列现场调查、理论分析和试验等研究。首先,分析了南方煤层地质条件、巷道变形特点和支护中存在的突出问题,同时进行了大量巷道变形的现场调研;然后,研究了薄煤层巷道变形破坏的影响因素和作用机理,主要体现在泥质岩类的物化膨胀与裂隙扩容、半煤岩巷道接触面滑移、水平构造应力挤压、工程扰动偏应力影响和高瓦斯孔隙压力弱化作用等;最后,阐明了复杂条件下薄煤层开采巷道的控制原理,强调应重视发挥巷道深部稳定岩体的承载能力,增强巷道围岩侧向支护作用,实现高阻让压和改善巷道围岩的整体力学强度等。提出了高强度自动让压桁架锚索支护系统和叠加拱"长、短"密集锚索支护技术,并分别进行了软弱半煤岩巷道的返修控制和松散煤岩体巷道支护技术的现场试验研究。监测表明,支护后的巷道围岩变形量都在可控范围之内,满足生产要求。 展开更多
关键词 复杂地质条件 薄煤层 软弱围岩 大变形 巷道支护
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大变形软岩顶底板煤巷锚网索联合支护研究 被引量:43
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作者 秦广鹏 蒋金泉 +1 位作者 孙森 夏均民 《采矿与安全工程学报》 EI 北大核心 2012年第2期209-214,共6页
黑沟煤业有限公司煤巷顶底板均为松软岩层,为解决巷道在埋藏深度不大条件下变形严重、难以维护问题,对巷道围岩弱结构变形特征和锚固支护机理进行理论分析和Flac3D数值模拟。结果表明:锚杆支护所产生的夹持作用使浅部围岩形成类拱形支护... 黑沟煤业有限公司煤巷顶底板均为松软岩层,为解决巷道在埋藏深度不大条件下变形严重、难以维护问题,对巷道围岩弱结构变形特征和锚固支护机理进行理论分析和Flac3D数值模拟。结果表明:锚杆支护所产生的夹持作用使浅部围岩形成类拱形支护体,提高围岩整体刚度和自身承载能力;底角锚杆促使底板高应力区向深部转移,降低底板应力性底鼓,在控制底鼓变形中起重要作用;锚索可缩小顶底板岩层拉应力区范围及围岩破坏程度,提高顶底板岩层整体稳定性;钢带、金属网形成柔性支护,阻止浅部围岩破坏向深部发展。锚网索联合可实现大变形软岩顶底板煤巷的有效支护。 展开更多
关键词 软岩顶底板 大变形 煤巷 联合支护
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复合顶板巷道变形破坏特征与锚杆支护技术 被引量:37
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作者 高峰 李纯宝 张树祥 《煤炭科学技术》 CAS 北大核心 2011年第8期23-25,34,共4页
为解决辛置煤矿复合顶板巷道支护困难,通过理论分析、数值模拟并结合工程实践,对复合顶板巷道变形破坏机理及相应的锚杆支护技术进行了研究。结果表明:复合顶板的变形破坏主要因锚杆的主动支护作用较差,加之复合顶板各岩层的节理裂隙发... 为解决辛置煤矿复合顶板巷道支护困难,通过理论分析、数值模拟并结合工程实践,对复合顶板巷道变形破坏机理及相应的锚杆支护技术进行了研究。结果表明:复合顶板的变形破坏主要因锚杆的主动支护作用较差,加之复合顶板各岩层的节理裂隙发育,使复合顶板的初期离层量和变形量较大,顶板的稳定性持续恶化,最终导致复合顶板的大变形以至破坏。因此应提高锚杆(索)的预紧力,增强支护系统护表功能并加强锚索支护强度,以充分发挥锚杆(索)的主动支护作用。 展开更多
关键词 复合顶板 巷道变形 破坏机理 锚杆支护
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邻近深基坑开挖的历史保护建筑物沉降实测分析 被引量:37
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作者 张治国 赵其华 鲁明浩 《土木工程学报》 EI CSCD 北大核心 2015年第S2期137-142,共6页
深基坑的开挖卸荷会引起基坑周边土体应力场和土体位移场变化,进而对邻近历史保护建筑物变形造成影响。以上海在建工程为例,对基坑不同施工阶段的邻近历史保护建筑物沉降进行监测,分析了基坑开挖对周边地层沉降、地下连续墙水平变形以... 深基坑的开挖卸荷会引起基坑周边土体应力场和土体位移场变化,进而对邻近历史保护建筑物变形造成影响。以上海在建工程为例,对基坑不同施工阶段的邻近历史保护建筑物沉降进行监测,分析了基坑开挖对周边地层沉降、地下连续墙水平变形以及建筑物结构沉降的影响。在此基础上,也进一步分析了基坑加固措施和支撑拆除等工况对邻近建筑物沉降的影响。研究结果表明,随着基坑开挖深度的增大,邻近建筑物沉降值在逐渐增大。在第四层土开挖之前,各测点沉降值变化较缓,而随着基坑第四层土开挖,各监测点沉降值均有较大程度的增大。由于第四层土开挖施工速度较慢,基坑暴露时间较长,加大了建筑物沉降增加的风险。地下连续墙水平位移的变化可以体现邻近建筑物沉降的趋势。此外,SMW加固工法和底板浇筑施工对控制邻近建筑物的沉降有良好效果,而围护支撑的拆除也会在一定程度上增加邻近建筑物沉降,但增加幅度不会很大。研究成果可为城市深基坑施工和其他类似城市隧道、地铁等穿越工程提供一定的借鉴和参考。 展开更多
关键词 深基坑 历史保护建筑物 沉降变形 SMW加固 支撑拆除 现场监测
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基于支护参数优化的强震区软岩隧道变形控制技术研究 被引量:34
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作者 周艺 何川 +1 位作者 汪波 邹育麟 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第4期1147-1155,共9页
为探明强震区千枚岩地层中长大山岭隧道支护参数变化与衬砌结构变形的相互作用关系,基于新奥法施工理念,结合强震区在建杜家山绢云千枚岩隧道现场试验段的实际施工过程,根据采取的三台阶施工方法,以试验段设置的5种支护方案为依托,对各... 为探明强震区千枚岩地层中长大山岭隧道支护参数变化与衬砌结构变形的相互作用关系,基于新奥法施工理念,结合强震区在建杜家山绢云千枚岩隧道现场试验段的实际施工过程,根据采取的三台阶施工方法,以试验段设置的5种支护方案为依托,对各种情形下隧道变形及主体结构内力进行现场动态跟踪测试,探讨隧道施工过程中随各部开挖不同支护方案下拱顶沉降、周边收敛、地表沉降及结构内力的变化关系,分析初步认定支护强度及刚度大的F5方案更适用于震区千枚岩隧道施工。对5种方案的施工过程进行三维有限元弹塑性模拟,通过对开挖后隧道变形、支护受力与现场监测值的对比分析,对施工过程中隧道结构的安全性和围岩稳定性做出评价。现场试验和数值模拟结果综合分析表明,仅有两种(F4、F5)方案适用于隧道开挖,而F5方案的隧道变形及结构受力较其余4种方案更为合理,该方案的成功运用也验证了这一方案的合理、有效性。在该基础上总结提出的软岩隧道支护参数技术要领及方法可供类似工程参考。 展开更多
关键词 千枚岩隧道 隧道变形 支护优化 现场试验 数值模拟
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煤巷复合顶板变形破坏机理及支护技术 被引量:31
13
作者 崔希鹏 谷拴成 苏锋 《煤炭科学技术》 CAS 北大核心 2013年第11期56-59,89,共5页
为解决复合顶板巷道支护问题,以亭南煤矿二盘区204工作面为研究对象,通过巷道变形、顶板岩层离层、锚杆荷载的监测和围岩松动圈测试,分析得到了亭南煤矿复合顶板结构承载调整—结构刚度弱化—应力调整—结构失稳(或稳定)的变形破坏机理... 为解决复合顶板巷道支护问题,以亭南煤矿二盘区204工作面为研究对象,通过巷道变形、顶板岩层离层、锚杆荷载的监测和围岩松动圈测试,分析得到了亭南煤矿复合顶板结构承载调整—结构刚度弱化—应力调整—结构失稳(或稳定)的变形破坏机理。运用工程地质学、软岩工程力学等多学科理论,针对复合顶板破坏机理得到了亭南煤矿复合顶板巷道破碎的主要原因。采用梁-拱结构模型进行亭南煤矿二盘区复合顶板巷道支护设计,现场应用时巷道顶板下沉量比原支护方案减少46.5%,有效遏制了复合顶板巷道剧烈变形破坏。 展开更多
关键词 复合顶板 软弱夹层 顶板变形 顶板支护 梁一拱结构模型
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无巷旁充填切顶卸压沿空留巷矿压显现规律及关键支护技术 被引量:32
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作者 杨森 周冰川 +1 位作者 李迎富 华心祝 《煤矿安全》 CAS 北大核心 2018年第8期222-225,230,共5页
为系统研究无巷旁充填切顶卸压沿空留巷矿压规律及关键支护技术,理论分析了无巷旁充填切顶卸压沿空留巷矿压显现规律,基于恒源煤矿Ⅱ632机巷工程实践,在巷道内布设位移观测点和顶板恒阻锚索测力计对巷道变形及恒阻锚索工作阻力进行连续... 为系统研究无巷旁充填切顶卸压沿空留巷矿压规律及关键支护技术,理论分析了无巷旁充填切顶卸压沿空留巷矿压显现规律,基于恒源煤矿Ⅱ632机巷工程实践,在巷道内布设位移观测点和顶板恒阻锚索测力计对巷道变形及恒阻锚索工作阻力进行连续观测,得到巷道在留巷期间巷道变形量、变形速率及恒阻锚索受力的变化规律。结果表明:切顶之后,由于顶板快速下沉所产生的冲击载荷,留巷围岩变形剧烈,尤其是强烈的底鼓现象;留巷段围岩变形受动压影响,变形更加剧烈;无巷旁充填切顶卸压沿空留巷顶部恒阻锚索总体平均受力为259.721 k N,最大受力达到275.76 k N,当工作面推过测点后,恒阻锚索受力趋于稳定;提出了"强化恒阻锚索配合锚杆(索)支护以增加顶板支护强度"、"当底板较软时,适当强化底板支护"和"注意留巷阶段的加强支护"的无巷旁充填切顶卸压沿空留巷关键支护技术。 展开更多
关键词 切顶卸压沿空留巷 变形速率 冲击载荷 恒阻锚索 支护
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软弱围岩隧道变形控制主动支护理念及技术 被引量:32
15
作者 田四明 吴克非 +2 位作者 刘大刚 王明年 王志龙 《铁道学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第6期158-164,共7页
针对软弱围岩隧道变形控制难题,从软弱围岩隧道变形机制及主动支护原理角度出发,提出了以超前支护、预应力锚杆(索)及喷射混凝土为主要支护手段,以主动改善围岩应力状态为中心,通过主动提高围岩力学参数或降低施工对围岩力学参数的损伤... 针对软弱围岩隧道变形控制难题,从软弱围岩隧道变形机制及主动支护原理角度出发,提出了以超前支护、预应力锚杆(索)及喷射混凝土为主要支护手段,以主动改善围岩应力状态为中心,通过主动提高围岩力学参数或降低施工对围岩力学参数的损伤影响,主动及时有效的提供支护力,充分调动和发挥围岩自稳能力的隧道变形控制主动支护设计理念。系统的从围岩应力状态、围岩力学参数、及时支护特性等方面进行了软弱围岩主动支护作用机制的分析。结合现有成果,对主动支护变形控制技术及主动支护施工装备等内容进行了详细介绍。并通过国内典型工程主动支护控制围岩变形实践案例,对隧道主动支护变形控制的应用效果进行了分析,验证了主动支护设计理念的实践合理性,为软弱围岩隧道变形控制提供了技术借鉴和理论参考。 展开更多
关键词 软弱围岩 隧道工程 变形控制 主动支护
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深部岩体大变形规律:金川二矿巷道变形与破坏现场综合观测研究 被引量:31
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作者 江权 史应恩 +5 位作者 蔡美峰 郭慧高 钟山 寇永渊 乔兰 李远 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第5期1337-1348,共12页
针对深部高应力下硐室和巷道时效大变形问题,重点开展了金川二矿深部巷道大变形破坏调查、多手段原位综合观察、大变形灾害安全管理标准等方面研究工作。首先针对不同围岩支护类型下大变形巷道破坏问题,从破坏表现形式的角度总结提炼了... 针对深部高应力下硐室和巷道时效大变形问题,重点开展了金川二矿深部巷道大变形破坏调查、多手段原位综合观察、大变形灾害安全管理标准等方面研究工作。首先针对不同围岩支护类型下大变形巷道破坏问题,从破坏表现形式的角度总结提炼了金川二矿巷道10种典型变形破坏模式并阐明其形成机制;进而依托1150m水平大巷的大变形试验研究段,采用巷道表面的三维激光扫描测量、岩体内部开裂的钻孔摄像观测、围岩不同深度变形的位移计自动量测相结合的方式,揭示了深部巷道表面变形的空间非对称性、围岩内部浅层与深层变形的非均匀性、时效变形增长的跳跃递进性等不同于浅部岩体变形特点和破坏方式的新特征,表明了金川二矿碎裂围岩时效大变形本质是高应力下巷道开挖诱发表层围岩开裂,并在重分布应力驱动下围岩开裂深度逐步向深部转移进而导致巷道围岩自身承载性能逐步劣化的机制,从而表现出持续的时效大变形;最后提出基于功能失效和结构失稳原则的深部巷道大变形安全管理标准,并在现场反馈分析与应用实践基础上总结出了控制二矿深部巷道变形灾害的“双层喷锚网+锚注”和“喷锚网注+单筋砼”复合支护技术,充分利用喷网混凝土的表面柔性支撑与围压效应、锚杆对围岩内部的抑制开裂效应、水泥浆的充填并粘合开裂缝效应、钢筋混凝土的强刚性抗压和恢复围压效应等组合功能,从而形成一种“由表及里、表里结合”改善围岩受力状态、重构围岩承载圈的支护理念。 展开更多
关键词 深部巷道 大变形 支护破坏 深部工程 时效变形
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深部巷道支护方案优化设计及数值模拟研究 被引量:31
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作者 郭平 沈大富 《矿业安全与环保》 北大核心 2021年第4期87-91,共5页
为了解决打通一矿W2710运输巷道埋深大、围岩强度低,巷道变形严重、支护成本高等问题,在优化巷道断面基础上提出了3种巷道支护方案,并采用数值模拟方法对各方案的可靠性进行对比分析获得优化支护方案,最后对优化方案的可靠性进行现场验... 为了解决打通一矿W2710运输巷道埋深大、围岩强度低,巷道变形严重、支护成本高等问题,在优化巷道断面基础上提出了3种巷道支护方案,并采用数值模拟方法对各方案的可靠性进行对比分析获得优化支护方案,最后对优化方案的可靠性进行现场验证。现场试验表明,W2710巷道支护方案优化后,巷道顶、底板最大移近量为67.22 mm,与优化前相比,巷道顶、底板移近量减小51.33%;巷道两帮变形最大收敛量为59.32 mm,与优化前相比,巷道两帮变形收敛量减小50.11%;设计优化的支护方案能较好地控制巷道的变形,且支护成本显著降低。 展开更多
关键词 深部矿井 巷道 变形 支护方案 数值模拟 收敛量
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让压支护技术在软岩大变形隧道中的应用探讨 被引量:30
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作者 汪波 王杰 +2 位作者 吴德兴 徐建强 赵玉东 《公路交通科技》 CAS CSCD 北大核心 2015年第5期115-122,共8页
以新型让压锚杆的研发及其在煤矿系统大变形巷道中的成功应用为基础,提出了在交通隧道软岩大变形支护过程中应采用"及时支护、强支护与让压支护"三者相结合的基本原则,即保持一定支护阻力维持围岩稳定的同时,允许支护体系产... 以新型让压锚杆的研发及其在煤矿系统大变形巷道中的成功应用为基础,提出了在交通隧道软岩大变形支护过程中应采用"及时支护、强支护与让压支护"三者相结合的基本原则,即保持一定支护阻力维持围岩稳定的同时,允许支护体系产生一定的位移,以达到支护、让压及卸载多重并举的功能。并据此设计了由让压锚杆、喷射砼、让压控制器及钢拱架等组成的让压支护体系。通过探讨让压锚杆的基本作用机理,对让压支护系统的各组成构件、关键技术等问题深入分析,提出了让压支护系统中构件间的组合方式,指出了今后需解决的关键技术问题:即保持让压支护系统变形协调性及稳定性,确定围岩自由变形量、围岩-支护共同变形量及恒阻让压量三者之间的关系,科学设定起始让压荷载及保持构件恒阻让压特性等。同时建议未来依托合适的工程背景开展让压支护系统的现场试验研究,进一步验证该系统的可靠性与适宜性。 展开更多
关键词 隧道工程 软岩 让压支护体系 大变形 及时支护 强支护
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高原铁路极高地应力环境隧道主动支护设计方法研究 被引量:28
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作者 田四明 吴克非 +3 位作者 刘大刚 王明年 王志龙 董宇苍 《铁道学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第3期39-63,共25页
目前高能地质环境隧道支护结构的设计仍是隧道领域一大难题,主要包括高地应力软岩与高地应力硬岩支护结构设计问题,而支护结构设计的合理与否是保证隧道稳定性的关键,加之高原铁路高能地质环境隧道段占比较大,故需对高能地质环境隧道设... 目前高能地质环境隧道支护结构的设计仍是隧道领域一大难题,主要包括高地应力软岩与高地应力硬岩支护结构设计问题,而支护结构设计的合理与否是保证隧道稳定性的关键,加之高原铁路高能地质环境隧道段占比较大,故需对高能地质环境隧道设计问题进行深入研究。首先在现有研究成果基础上,对我国铁路隧道设计理论及设计方法进行了系统性总结,并对高能地质环境下隧道的研究进行分析。针对高地应力软岩隧道修建技术难题,提出高地应力软岩隧道变形主动控制设计理念,并以掌子面为界限,提出掌子面超前变形控制及洞身收敛变形控制的全变形控制设计原则;通过理论分析,利用空腔球模型,基于Mohr-Coulomb准则,推导建立深埋隧道掌子面挤出变形解析解,提出高地应力软岩隧道超前支护(掌子面注浆、掌子面锚杆)设计方法;同时,采用弹性力学、塑性增量理论与有限差分原理,考虑软岩非线性变形与强度特性的力学参数变化模型,推导出考虑软岩非线性变形与强度特性的围岩应力、位移有限差分解析解;并基于收敛约束法,建立洞身支护结构设计方法;其次,针对高地应力硬岩隧道设计施工难题,从能量释放角度推导岩爆隧道的冲击荷载计算方法,组合松散荷载,给出岩爆隧道的荷载计算模型及支护结构设计方法。最后,论述大型机械化配套施工、支护结构高质量施作技术是保证隧道稳定性的前提,规划建设过程中应予以重视。研究成果旨在为高原铁路高能环境隧道超前支护设计及洞身支护设计提供理论基础,以期进一步提升我国高能地质环境隧道变形(岩爆)主动控制技术水平。 展开更多
关键词 高地应力软岩 高地应力硬岩 挤出变形 超前支护 洞身支护 主动支护
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急倾斜煤层重复采动回采巷道变形破坏机理与支护技术研究 被引量:29
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作者 张艳丽 解盘石 伍永平 《煤炭工程》 北大核心 2020年第2期91-95,共5页
针对急倾斜煤层重复采动条件下回采巷道稳定性控制难题,以典型的急倾斜煤层回采巷道为背景,采用现场实测、数值模拟和物理相似模拟实验方法,对重复采动条件下急倾斜煤层回采巷道变形破坏特征进行了分析研究。结果表明:重复采动影响下急... 针对急倾斜煤层重复采动条件下回采巷道稳定性控制难题,以典型的急倾斜煤层回采巷道为背景,采用现场实测、数值模拟和物理相似模拟实验方法,对重复采动条件下急倾斜煤层回采巷道变形破坏特征进行了分析研究。结果表明:重复采动影响下急倾斜煤层巷道围岩变形破坏具有非对称特点,其变形破坏失稳是一个复杂的时间空间问题。据此提出了"主动支护、关键部位加强控制"的支护原则,采用"强力锚杆+长锚索+W钢带+钢筋网"非对称耦合支护方式,有效地控制了巷道变形破坏,该研究成果可为解决急倾斜煤层巷道支护难题提供借鉴。 展开更多
关键词 急倾斜煤层 重复采动 回采巷道 非对称变形 耦合支护
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