源码与工程

为深入研究充填开采顶板断裂带发育规律和破坏范围,采用理论分析和现场实测相结合的方法进行了研究。采用板壳理论分析顶板岩层断裂破坏的实质和整个破坏演变的过程,并建立起了充填开采顶板断裂带高度的计算方法。并以红阳四矿为研究对象,应用建立的充填开采断裂带高度计算方法,计算该矿井1326工作面的断裂带高度为8.0m。在现场采用岩层窥测孔对顶板的破坏情况进行了观测,观测结果显示断裂带高度的范围是7.7m至8.2m之间。经过现场实测的验证,板壳理论分析充填开采覆岩变形破坏规律方法可行,该断裂带高度计算方法的精度符合现场实践需要。

为了确保龙王沟煤矿回风大巷安全通过导通承压水的断层，阻隔底板奥灰水与巷道间的导水通道，有效提高断层破碎带的岩石强度，避免断层滞后突水和发生冒顶事故，采用对奥灰纪灰岩顶界面以下 10～30 m 范围内的岩层注浆和对断层破碎带巷道围岩帷幕注浆的方法，对巷道过断层治理技术进行了研究。回风大巷通过该断层后，该段巷道顶板只有少量淋水，总淋水量仅为 0.5 m3 /h。结果表明：通过对该断层的注浆治理，有效地封堵了奥灰水的导水通道，提高了巷道的围岩强度，治理方案能够满足巷道安全掘进的需要。

以任楼煤矿含水层上穿过F2断层组的中六运输大巷的安全开掘为工程背景,研究含水层上断层区巷道围岩控制技术。基于断层岩性组成,结合水文地质条件分析原岩应力、构造应力和水压等多种应力叠加特征,得到巷道开挖后围岩变形破坏规律:巷道在断层带10 m范围内变形破坏严重,同一标高断层上盘围岩破坏范围大于下盘,在含水层上方巷道底鼓量大。确定了巷道重点支护区域和加固的关键部位,并提出该类巷道的围岩控制技术:超前注浆、喷锚注阶段加固为基础支护,再实施关键部位锚索加固和围岩注浆技术。工程实践表明,采用区域化分阶段支护技术,巷道围岩变形得到有效控制。

针对软岩巷道围岩稳定性问题,以地处区域构造大断层中的南阳坡煤矿巷道为例,提出使用预注浆复合支护新技术,建立"先勘探、预稳定、后施工、强加固、多保险、重测量、准反馈、再优化"的新施工理念。对注浆材料、锚杆规格等进行分析,现场锚杆轴力检测和围岩变形量监测证明了该支护技术的适宜性。结果表明,预注浆锚网喷U型钢架复合支护技术能有效地控制锚杆轴力和围岩变形;新施工理念比较实用,有助于保证巷道施工安全;聚氨酯类非水溶性注浆材料适合于遇水软化围岩的注浆防渗补强;巷道开挖沿纵向主动压力区大致处在25m范围左右,对于同一断面,巷道开挖对顶板的影响较大。

以深井巷道组过特大型断层(落差大于100m)破碎带为工程背景,采用数值模拟的办法对比分析了正常地层和断层破碎带中巷道组围岩的力学特征以及相互影响;结合断层破碎带围岩的实际情况,建立了"早预测、短进尺、弱爆破、强支护、紧封闭、勤量测、防突水"的断层带施工技术和综合保障体系,形成超前物探、超前加固、微震开挖、分步动态支护等综合配套技术,保证了巷道的施工安全。

为解决2-208运输顺槽过断层段围岩变形量大的问题,通过分析2-208运输顺槽过断层巷道围岩变形的具体情况及断层对围岩稳定性的影响,提出采用U型棚+喷浆+注浆的支护方式控制巷道过断层区域的围岩变形量,并进行矿压观测。结果表明:巷道过断层段在采用U型棚+喷浆+注浆的支护方式后,顶底板的最大移近量为196mm,两帮的最大移近量为157mm,有效的控制了巷道围岩变形量。

为了研究张庄矿巷道在掘进过程中过断层所产生的围岩破坏范围,采用数值模拟的研究方法。为保证数值模拟结果的准确性,采用了钻心取样的方法,对巷道顶底板的岩性进行了分析,并在实验室对各个岩层的密度、内摩擦角、剪切模量、体积模量和粘结力进行了实验室测定。从模拟结果中可以看出:巷道过断层时断层上盘的围岩破坏范围大于下盘处的围岩破坏范围;上盘处巷道的围岩移近量大于下盘处的巷道围岩移近量。

为了解决过富水断层异常带巷道支护技术难题,以顾北矿过F104富水断层异常带的南翼11-2煤层回风巷为工程背景,通过对工程地质条件的综合分析,提出了以超前高压预注浆固结体置换断层破碎带内泥化岩体为基础,以U36重型U型钢为基本支护,关键部位锚索强化、掘后高压立体注浆加固等相结合的围岩综合控制技术,通过数值模拟及现场工程实践,研究了围岩综合控制技术的支护效果,结果表明,采用该技术过富水断层异常带,不仅可以保证巷道的安全掘进,而且掘后巷道围岩变形也得到了有效控制。

以任楼矿中六运输大巷掘进过F2断层组为背景,采用FLAC3D有限差分程序,分析了断层结构下巷道掘进应力场分布变化规律与不同位置处巷道变形破坏特征,提出了"下盘控顶、上盘控帮、底板反拱"的支护方式,并在现场成功进行了工业性试验。研究结果表明:F2断层组附近存在明显的垂直应力增高区;断层构造对巷道变形破坏的影响范围为1020m,确定加强支护范围为F2断层构造带前后60m;在当前地质状况下,F2断层上盘巷道围岩变形大于F2断层下盘段并且两断层上下盘破坏影响区没有明显相互作用。