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煤矿千米深井巷道围岩支护-改性-卸压协同控制技术 被引量：265
1
作者 康红普 姜鹏飞 +8 位作者 黄炳香 管学茂 王志根 吴拥政 高富强 杨建威 程利兴 郑仰发 李建忠 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第3期845-864,共20页
针对煤矿千米深井、软岩、强采动巷道围岩大变形难题,以淮南新集口孜东矿350 m超长工作面运输巷为工程背景,分析了巷道围岩大变形、支护构件失效原因;采用理论分析、实验室试验和井下试验方法,从围岩物性劣化、偏应力诱导围岩扩容、软... 针对煤矿千米深井、软岩、强采动巷道围岩大变形难题,以淮南新集口孜东矿350 m超长工作面运输巷为工程背景,分析了巷道围岩大变形、支护构件失效原因;采用理论分析、实验室试验和井下试验方法,从围岩物性劣化、偏应力诱导围岩扩容、软岩结构性流变及超长工作面采动影响等方面,揭示了高地应力与超长工作面强采动应力叠加作用下巷道围岩大变形机理。以此为基础提出千米深井、软岩、强采动巷道支护-改性-卸压协同控制理念,采用数值模拟对比研究了无支护、锚杆支护、锚杆支护-注浆改性、锚杆支护-注浆改性-水力压裂卸压4种方案巷道围岩应力、变形及破坏规律,阐述了巷道支护-改性-卸压协同控制原理。研发出CRMG700超高强度、高冲击韧性锚杆支护材料,研究揭示了锚杆受拉、剪、扭、弯及冲击复合载荷作用的力学响应特征;开发出微纳米无机有机复合改性材料及配套高压劈裂注浆技术;研发出分段压裂水力压裂卸压技术与设备,形成了巷道支护-改性-卸压协同控制技术。基于上述研究成果,提出口孜东矿示范巷道支护-改性-卸压布置方案与参数,并进行了井下试验与矿压监测。监测结果表明,巷道围岩协同控制技术应用后,巷道变形量降低50%以上,锚杆、锚索破断率降低90%,工作面采动应力明显减小,有效控制了千米深井、软岩、强采动巷道大变形。最后,对下一步的研究工作进行了展望。 展开更多
关键词 煤矿巷道 千米深井 强采动 围岩协同控制 锚杆支护 注浆改性 水力压裂卸压
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千米深井软岩大巷围岩锚架充协同控制原理、技术及应用 被引量：64
2
作者 姜鹏飞 康红普 +7 位作者 王志根 刘庆波 杨建威 高富强 汪向明 张群涛 郑仰发 王海涛 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第3期1020-1035,共16页
针对煤矿千米深井高应力、软岩大巷围岩强时效大变形难题,以中煤新集口孜东矿软岩大巷为工程背景,根据井下实测数据与支护状况,分析了不同支护方式下巷道围岩大变形、支护构件破坏与失效特征。采用理论计算得出U型钢支架在均布载荷和不... 针对煤矿千米深井高应力、软岩大巷围岩强时效大变形难题,以中煤新集口孜东矿软岩大巷为工程背景,根据井下实测数据与支护状况,分析了不同支护方式下巷道围岩大变形、支护构件破坏与失效特征。采用理论计算得出U型钢支架在均布载荷和不同类型集中载荷作用下的垂直反力、水平推力及弯矩,揭示了充填体对提高U型钢支架发挥其承载能力的作用机制;采用数值模拟分析对比了锚网喷、锚网喷+钢管混凝土及锚架充3种支护方式控制围岩变形与破坏的效果,阐明了千米深井软岩大巷锚架充协同控制原理。在引进与自主研发的基础上,形成了包括支护材料与构件、充填材料与系统、自动架棚机、单轨吊巷道锚杆支护平台的锚架充协同控制技术。基于上述研究成果,提出口孜东矿软岩大巷锚架充协同控制方案与参数,并进行了井下试验与推广应用。结果表明,锚架充协同控制技术能够有效控制千米深井软岩大巷围岩大变形,特别是强流变,保持巷道长期稳定。与原支护相比,巷道变形量降低90%以上,同时节约了巷道维护成本,为千米深井软岩大巷围岩控制提供了一条有效的途径。最后,对锚架充协同控制技术下一步研究工作进行了展望。 展开更多
关键词 千米深井 软岩大巷 锚杆支护 U型钢支架 架后充填 协同控制
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锚网索支护软煤综放面开切眼围岩稳定性研究 被引量：28
3
作者 张玉国 谢康和 +2 位作者 何富连 庄迎春 王哲 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第19期3298-3304,共7页
为了研究锚网索支护条件下松软煤层综放面开切眼围岩的稳定性,运用Timoshenko梁和岩石力学理论分别对顶板似连续体以及帮煤变形破坏情况进行计算分析,确定影响开切眼围岩稳定性的各种因素。在此基础上,提出不同的锚网索支护方案,运用UDE... 为了研究锚网索支护条件下松软煤层综放面开切眼围岩的稳定性,运用Timoshenko梁和岩石力学理论分别对顶板似连续体以及帮煤变形破坏情况进行计算分析,确定影响开切眼围岩稳定性的各种因素。在此基础上,提出不同的锚网索支护方案,运用UDEC3.0进行数值模拟分析,重点研究不同支护强度下围岩变形情况,同时探讨不同支护强度下的顶板与帮煤之间的相互作用关系,进而优化支护参数,确定支护方案。现场试验表明,支护方案6满足工程要求,具有较好的经济和社会效益。 展开更多
关键词 岩石力学 锚网索支护 TIMOSHENKO梁 数值模拟
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基于修正剪切滞模型的预应力锚索作用机理研究 被引量：43
4
作者 何思明 张小刚 王成华 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第15期2562-2567,共6页
将剪切滞模型的基本原理应用于预应力锚索作用机理研究,并考虑预应力锚索锚固段内稳定岩体及浆体材料的损伤特性,通过定义岩体、浆体的剪切损伤变量,给出了各自的损伤本构方程及相应的损伤演化方程,并将其用于对常规剪切滞模型的修正,... 将剪切滞模型的基本原理应用于预应力锚索作用机理研究,并考虑预应力锚索锚固段内稳定岩体及浆体材料的损伤特性,通过定义岩体、浆体的剪切损伤变量,给出了各自的损伤本构方程及相应的损伤演化方程,并将其用于对常规剪切滞模型的修正,得到了考虑材料损伤的修正剪切滞模型。应用该模型研究了预应力锚索侧阻力分布模式及荷载-位移特性,通过对一预应力锚索工程的具体分析,显示了该模型的合理性。 展开更多
关键词 岩石力学 剪切滞模型 损伤修正 预应力锚索 支护结构
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预应力锚索的非线性分析 被引量：20
5
作者 何思明 张小刚 王成华 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第9期1535-1541,共7页
首先,将预应力锚索锚固段离散化,并将预应力锚索体系分解成承受侧阻力荷载作用的岩土体部分及锚固段部分并分别加以研究;然后,基于Mindlin应力解及应力叠加原理计算岩土体内任意点处的应力分布,根据修正分层总和法计算预应力荷载下锚固... 首先,将预应力锚索锚固段离散化,并将预应力锚索体系分解成承受侧阻力荷载作用的岩土体部分及锚固段部分并分别加以研究;然后,基于Mindlin应力解及应力叠加原理计算岩土体内任意点处的应力分布,根据修正分层总和法计算预应力荷载下锚固段稳定岩土体内任意点处的变形值,根据锚索锚固段荷载传递特性来计算其变形量;最后,根据两者荷载、变形协调关系建立联立方程组,采用迭代法求解,可以获得各锚索锚固段的侧阻力分布及荷载、变形特性。 展开更多
关键词 岩土力学 非线性 MINDLIN应力解 荷载传递 迭代法
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非全长粘结型锚索锚固段长度的一种确定方法 被引量：47
6
作者 肖世国 周德培 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第9期1530-1534,共5页
根据对锚杆拉拔试验结果的分析及对锚杆与锚索锚固段受力差异的比较,提出了非全长粘结型锚索锚固段剪应力沿长度的分布模式,并讨论了剪应力分布曲线的特征点,得到了锚固段剪应力沿长度分布为在靠近锚固段顶端有最大值而其两侧则逐渐减... 根据对锚杆拉拔试验结果的分析及对锚杆与锚索锚固段受力差异的比较,提出了非全长粘结型锚索锚固段剪应力沿长度的分布模式,并讨论了剪应力分布曲线的特征点,得到了锚固段剪应力沿长度分布为在靠近锚固段顶端有最大值而其两侧则逐渐减小的单峰曲线,提出了确定锚固段长度的合理方法,即以锚固段最大剪应力不超过经过安全储备后的地层与注浆体间的粘结强度作为控制条件。最后,以工程实例说明了锚固段长度的计算方法。 展开更多
关键词 岩石力学 非全长粘结型锚索 剪应力 粘结强度
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SPL-4型湿式混凝土喷射机应用及性能分析 被引量：15
7
作者 马千里 张雨良 +1 位作者 邱天德 孟祥银 《煤炭科学技术》 CAS 北大核心 2009年第1期30-33,95,共5页
为解决现有湿式混凝土喷射机的粘结和堵管问题,推广湿喷机在煤矿井下的应用。SPL- 4型湿式混凝土喷射机排料系统采用压风和螺旋排料结构,风料混合室采用环形螺旋风吹料,使之在弯管内形成稀薄流形态。在煤矿锚喷巷道应用表明,压风和螺旋... 为解决现有湿式混凝土喷射机的粘结和堵管问题,推广湿喷机在煤矿井下的应用。SPL- 4型湿式混凝土喷射机排料系统采用压风和螺旋排料结构,风料混合室采用环形螺旋风吹料,使之在弯管内形成稀薄流形态。在煤矿锚喷巷道应用表明,压风和螺旋排料可保持供料的连续性,防止湿料的黏结。风料混合室的内外室结构及进风口的角度可以使湿料形成稀薄流,保证输送过程不堵管。SPL-4型湿式混凝土喷射机的排料和输送结构可有效解决黏结和堵管问题,使湿喷机适应煤矿井下应用条件。 展开更多
关键词 湿式湿射机 锚喷支护 煤矿巷道
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井下文丘里湿喷机喷嘴位置的仿真模拟及实验 被引量：7
8
作者 杨道龙 李建平 +2 位作者 郑克洪 刘绪金 王雁翔 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第9期1692-1696,共5页
为寻找影响井下湿喷机喷射性能的关键因素,通过Fluent软件对影响喷射性能的因素进行仿真分析,得到文丘里喷射器喷嘴位置是影响喷射性能的关键因素,在仿真分析的基础上进行了样机试制,对不同的喷嘴安装位置进行了9组实验。实验结果表明:... 为寻找影响井下湿喷机喷射性能的关键因素,通过Fluent软件对影响喷射性能的因素进行仿真分析,得到文丘里喷射器喷嘴位置是影响喷射性能的关键因素,在仿真分析的基础上进行了样机试制,对不同的喷嘴安装位置进行了9组实验。实验结果表明:喷嘴位置是影响文丘里喷射器喷射性能的关键因素;当喷嘴位于文丘里喷射器入料口左壁面时,物料产生返料现象,不适合喷射物料;当喷嘴位于文丘里喷射器入料口右壁面时,由于喷射量小,亦不适合喷射物料;当喷嘴位于文丘里喷射器入料口左壁面28 mm时,文丘里喷射器流量达到3.60 m3/h,效果显著,喷射条件较稳定,符合湿喷机生产能力的要求。 展开更多
关键词 锚喷支护 湿喷机 文丘里喷射器
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煤矿巷道锚杆支护智能绘图系统开发与应用 被引量：6
9
作者 马鑫民 杨仁树 +2 位作者 张京泉 岳中文 郭东明 《中国矿业》 北大核心 2010年第11期77-80,共4页
基于面向对象的编程技术和可视化的开发方法,以协庄煤矿生产实际为背景,通过需求、任务、目标及可行性分析环节,建立了基于CAD的巷道支护智能绘图技术的系统模型。知识库的建立,实现了绘图的智能性、规范性、科学性;模块化的结构设计,... 基于面向对象的编程技术和可视化的开发方法,以协庄煤矿生产实际为背景,通过需求、任务、目标及可行性分析环节,建立了基于CAD的巷道支护智能绘图技术的系统模型。知识库的建立,实现了绘图的智能性、规范性、科学性;模块化的结构设计,提高了系统运行的稳定性,实现了系统的人性化、界面友好、操作简单、易于推广。系统应用于工程实际,取得良好效果。 展开更多
关键词 巷道 锚杆支护 知识库 绘图系统
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膨胀型软岩巷道支护技术研究 被引量：6
10
作者 王卫军 李树清 潘长良 《矿冶工程》 CAS CSCD 北大核心 2007年第2期22-24,共3页
以牛马司煤业公司水井头矿-300东大巷的软岩支护问题为研究对象,在测试软岩矿物成分的基础上,分析了膨胀型软岩巷道变形的机理和围岩控制方法,提出了锚网喷注的联合支护方案。工业试验表明,该技术取得了良好的支护效果和经济效益,对同... 以牛马司煤业公司水井头矿-300东大巷的软岩支护问题为研究对象,在测试软岩矿物成分的基础上,分析了膨胀型软岩巷道变形的机理和围岩控制方法,提出了锚网喷注的联合支护方案。工业试验表明,该技术取得了良好的支护效果和经济效益,对同类软岩巷道具有一定的借鉴作用。 展开更多
关键词 膨胀型软岩 巷道支护 变形机理 锚喷 注浆
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基于小波神经网络的锚杆-围岩结构系统的识别 被引量：5
11
作者 陈建功 李昕 张永兴 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第10期1333-1338,共6页
提出了一种用于识别锚杆杆侧刚度因子的小波神经网络模型.首先,利用均匀设计方法建立锚杆系统的样本库,采用数值模拟得到各样本的锚杆杆顶的动测信号;然后将小波分析和人工神经网络结合起来,利用小波分析技术提取的能表征系统状态的特... 提出了一种用于识别锚杆杆侧刚度因子的小波神经网络模型.首先,利用均匀设计方法建立锚杆系统的样本库,采用数值模拟得到各样本的锚杆杆顶的动测信号;然后将小波分析和人工神经网络结合起来,利用小波分析技术提取的能表征系统状态的特征向量作为输入向量,利用广义回归神经网络识别杆侧刚度因子;最后,利用样本对所建立的小波神经网络进行训练.分析结果表明:训练后的神经网络能够较好地识别锚杆系统杆侧刚度因子,为锚杆系统的锚固质量评价提供了一个有效的智能化手段. 展开更多
关键词 小波分析 神经网络 锚杆 杆侧刚度因子
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锚杆在锚固状态下纵向振动规律研究 被引量：5
12
作者 刘海峰 王珍 +2 位作者 倪晓 崔自治 李义 《矿山压力与顶板管理》 EI 北大核心 2004年第4期78-80,共3页
借鉴桩基检测理论 ,建立了锚杆—锚固介质纵向振动方程 ,推出了底端固定顶端自由、底端弹性支撑顶端自由时锚杆的位移、速度、加速度响应 ,并在现场对不同约束下锚杆的加速度响应进行了测试和分析。
关键词 锚杆 锚固状态 振动规律
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煤巷顶板锚杆支护危险性评价研究 被引量：6
13
作者 朱永建 马念杰 +1 位作者 师皓宇 苗春光 《煤矿安全》 CAS 北大核心 2006年第1期1-3,共3页
将事故树分析方法运用于煤巷顶板锚杆支护危险性评价,根据已构造出的事故树,确定导致事故发生的基本原因事件及其最小割集分布,进而求出其结构重要度并进行排序,从而最终找出导致事故发生的关键因素,为矿山企业的决策者及施工技术人员... 将事故树分析方法运用于煤巷顶板锚杆支护危险性评价,根据已构造出的事故树,确定导致事故发生的基本原因事件及其最小割集分布,进而求出其结构重要度并进行排序,从而最终找出导致事故发生的关键因素,为矿山企业的决策者及施工技术人员提供比较可靠的决策和施工设计依据。 展开更多
关键词 顶板 锚杆支护 事故树分析 危险性评价
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松散软岩巷道锚注支护注浆材料配比试验研究 被引量：6
14
作者 袁越 王晓雷 庞杰文 《中国矿业》 北大核心 2012年第4期100-104,共5页
对于松散、整体强度极低的砂砾岩巷道,采用锚注支护是一种经济、有效的措施,注浆材料及适宜的浆液配合比的确定是其中一个重要环节。通过对水泥浆、超细水泥浆和水泥水玻璃浆进行的一系列浆液性能室内试验,探寻了水灰比和掺合比对浆液... 对于松散、整体强度极低的砂砾岩巷道,采用锚注支护是一种经济、有效的措施,注浆材料及适宜的浆液配合比的确定是其中一个重要环节。通过对水泥浆、超细水泥浆和水泥水玻璃浆进行的一系列浆液性能室内试验,探寻了水灰比和掺合比对浆液性能的影响规律。根据试验结果对比分析,水灰比为0.8的普通硅酸盐水泥浆和体积比1∶1水灰比0.8∶1的水泥水玻璃浆液对松散软弱砂砾岩巷道进行现场注浆试验和锚注支护较为适宜。 展开更多
关键词 松散软岩 锚注支护 注浆材料 浆液性能 配合比
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半刚性网壳锚喷支护及其在跨采巷道中的应用 被引量：10
15
作者 庞建勇 郭兰波 《土木工程学报》 EI CSCD 北大核心 2005年第3期8-11,共4页
根据板壳原理设计新型钢筋网壳构件,既可在巷道内单独组装对围岩进行连续支撑,又可先撑后喷,在围岩表面形成半刚性钢筋混凝土薄壳衬砌结构。该结构具有一定的整体可缩性,能承受强大变形地压及采动荷载,达到用较少材料提高喷层支撑能力... 根据板壳原理设计新型钢筋网壳构件,既可在巷道内单独组装对围岩进行连续支撑,又可先撑后喷,在围岩表面形成半刚性钢筋混凝土薄壳衬砌结构。该结构具有一定的整体可缩性,能承受强大变形地压及采动荷载,达到用较少材料提高喷层支撑能力与让压的目标。网壳锚喷支架是结构合理、工艺简单、能承受高应力的新型支架,完成了室内整架载荷试验。 展开更多
关键词 网壳支架 室内试验 跨采巷道 工业性试验
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喷射混凝土衬砌爆破损伤的数值分析 被引量：6
16
作者 胡振锋 吴子燕 李政 《矿业研究与开发》 CAS 北大核心 2005年第5期71-75,共5页
根据混凝土损伤的基本理论,把混凝土分段曲线损伤模型应用到喷射混凝土衬砌的有限元分析中。利用AP-DL语言编程对ANSYS进行二次开发,模拟了地下工程构建过程中,掘进爆破冲击波对喷射混凝土衬砌的损伤影响程度。实例计算考虑了不同条件... 根据混凝土损伤的基本理论,把混凝土分段曲线损伤模型应用到喷射混凝土衬砌的有限元分析中。利用AP-DL语言编程对ANSYS进行二次开发,模拟了地下工程构建过程中,掘进爆破冲击波对喷射混凝土衬砌的损伤影响程度。实例计算考虑了不同条件下混凝土衬砌的最大损伤值及损伤积累发展趋势。按照5%的允许损伤准则,求出了不同条件下的最大炸药用量,为地下工程掘进施工提供了理论依据。 展开更多
关键词 地下硐室 喷射混凝土衬砌 爆破损伤 数值分析
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磁化水对喷射混凝土粉尘浓度及回弹率的影响 被引量：7
17
作者 赵华玮 曾宪桃 刘彦宾 《西安科技大学学报》 CAS 北大核心 2008年第2期236-239,共4页
锚喷支护是矿山井巷广为应用的一种支护方式。降低喷射混凝土粉尘浓度及回弹率,对改善施工环境、保障安全生产、提高喷层混凝土质量,具有重要的意义。文中分别选取175,185,220,262,355mT等5个磁感应强度,就磁化水对喷射混凝土粉尘浓度... 锚喷支护是矿山井巷广为应用的一种支护方式。降低喷射混凝土粉尘浓度及回弹率,对改善施工环境、保障安全生产、提高喷层混凝土质量,具有重要的意义。文中分别选取175,185,220,262,355mT等5个磁感应强度,就磁化水对喷射混凝土粉尘浓度及回弹率的影响进行了试验研究,同时对磁化水降低喷射混凝土粉尘浓度及回弹率的机理进行了探讨。结果表明,最佳磁感应强度为220mT。用磁化水代替普通水拌制喷射混凝土,各时间段的粉尘浓度降幅均在65%以上,回弹率降低39.5%。 展开更多
关键词 磁化水 喷射混凝土 粉尘浓度 回弹率
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网壳锚喷支护理论分析及其在兖州矿区的应用 被引量：5
18
作者 姚传勤 庞建勇 《土木工程学报》 EI CSCD 北大核心 2007年第2期89-92,共4页
跨采及软岩巷道地压强度高、变形强烈,支护较为困难。传统支护方式成本高、工艺复杂。根据地面大跨度板壳原理设计出网壳结构,该结构稳定性强,能承受较大变形地压及冲击荷载。钢筋网壳结构是巷道支护工程中一种新型的支护形式,既可在巷... 跨采及软岩巷道地压强度高、变形强烈,支护较为困难。传统支护方式成本高、工艺复杂。根据地面大跨度板壳原理设计出网壳结构,该结构稳定性强,能承受较大变形地压及冲击荷载。钢筋网壳结构是巷道支护工程中一种新型的支护形式,既可在巷道内单独组装对围岩进行连续支撑,又可先撑后喷,在围岩表面形成半刚性钢筋混凝土薄壳衬砌结构。能承受强大变形地压及采动荷载,达到用较少材料又提高喷层支撑能力与让压的目标。介绍了钢筋网壳锚喷支护的技术特色与支护原理,并对其进行理论分析,推导出钢筋网壳锚喷结构的计算模型及其内力与主要应力的计算表达式。完成了室内整架载荷试验,成功应用于兖州矿区跨采巷道。 展开更多
关键词 网壳支架 理论分析 室内试验 跨采巷道 工程应用
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高应力复合型软岩巷道支护技术研究 被引量：4
19
作者 刘银志 贾明魁 马念杰 《煤炭工程》 北大核心 2003年第4期21-23,共3页
以某矿井底车场巷道为例 ,通过对围岩物化分析、力学参数、地应力测试 ,现场工程地质调查及巷道破坏特征分析 ,针对该矿软岩巷道围岩变形量大和流变变形显著这两个特点 ,提出了一次支护采用强力锚喷网、二次支护采用锚注支护是适合该矿... 以某矿井底车场巷道为例 ,通过对围岩物化分析、力学参数、地应力测试 ,现场工程地质调查及巷道破坏特征分析 ,针对该矿软岩巷道围岩变形量大和流变变形显著这两个特点 ,提出了一次支护采用强力锚喷网、二次支护采用锚注支护是适合该矿岩体特点的合理支护形式 ,并在该矿西大巷延拓及井底车场巷道、硐室修复中成功应用 ,取得了良好的技术经济效果。 展开更多
关键词 高应力 复合型软岩 巷道 强力锚喷网 锚注
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软岩巷道锚注联合支护的数值模拟研究 被引量：9
20
作者 龚声武 李夕兵 《矿业研究与开发》 CAS 北大核心 2007年第4期67-69,共3页
以葛泉矿-190南翼运输大巷为研究对象,采用UDEC数值模拟软件对该巷道在全断面锚喷支护和全断面注浆与锚喷联合支护两种条件下围岩应力分布、围岩塑性区范围、围岩位移和锚杆受力情况进行了分析。结果表明:注浆能够改善锚杆受力状况;全... 以葛泉矿-190南翼运输大巷为研究对象,采用UDEC数值模拟软件对该巷道在全断面锚喷支护和全断面注浆与锚喷联合支护两种条件下围岩应力分布、围岩塑性区范围、围岩位移和锚杆受力情况进行了分析。结果表明:注浆能够改善锚杆受力状况;全断面注浆与锚喷联合支护能够改善围岩应力分布状况,缩小围岩塑性区范围,在巷道周边形成圆形承载拱,从而保证围岩的长期稳定。工程应用表明,通过数值模拟确定的支护方案是合理的。 展开更多
关键词 软岩巷道 注浆 锚喷支护 数值模拟
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