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深部软岩大变形巷道变径分区卸压围岩控制技术及应用 被引量:1
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作者 吴锋锋 谷浩源 +4 位作者 杨培举 刘长友 魏民涛 蒋与飞 王平 《煤炭科学技术》 北大核心 2025年第2期53-67,共15页
为解决深部软岩巷道围岩大变形、返修次数多难题,以泉店煤矿21运输下山为工程背景,采用理论分析、数值模拟及工程实践等方法,提出了巷道变径分区卸压技术,建立了卸压参数理论模型,得出了卸压关键参数选取区间与弹性应变能密度分布规律,... 为解决深部软岩巷道围岩大变形、返修次数多难题,以泉店煤矿21运输下山为工程背景,采用理论分析、数值模拟及工程实践等方法,提出了巷道变径分区卸压技术,建立了卸压参数理论模型,得出了卸压关键参数选取区间与弹性应变能密度分布规律,揭示了钻孔卸压能量耗散原理,确定了卸压关键参数的最佳取值。研究表明:(1)通过变径分区卸压技术改善了浅部围岩能量环境,减少了顶底板能量升高区面积,并将肩角和底角区域聚集能量向深部转移,实现了巷道精准卸压控制。(2)随着浅部小直径钻孔长度(L1)、深部大直径钻孔长度(L2)、深部大直径钻孔半径(r)增加,其弹性应变能密度曲线相应的前峰值、后峰值以及后峰值升高,整体呈正相关。(3)随着深部大直径钻孔间距(D)增加,孔间弹性应变能密度峰值变化呈现先升高后降低再稳定的特点,而钻孔间联合卸压效果与其呈现负相关,依据弹性应变能量峰值增幅得出了影响卸压效果的关键参数权重顺序依次为:L1、L2、r、D。(4)依据理论分析和数值模拟确定了21采区运输下山巷道卸压技术关键参数合理值,巷道实施变径分区卸压技术后,两帮及顶底板变形量分别降低了58.7%、23.7%以及27.4%,巷道稳定得到有效控制,证实了变径分区卸压技术的有效性。 展开更多
关键词 深部大变形巷道 软岩 能量释放 弹性能密度 变径分区卸压技术
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基于随钻参数和掌子面图像信息融合的大断面隧道围岩智能分级模型
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作者 王明年 夏覃永 +2 位作者 林鹏 孙鸿强 易文豪 《中国铁道科学》 北大核心 2025年第3期103-115,共13页
为在施工阶段快速、准确地判识隧道围岩级别,提出一种利用随钻参数和掌子面高清数码图像2类多源异构数据进行信息融合的围岩分级模型。以位于山区的2座钻爆法大断面隧道工程为背景,采集随钻参数和掌子面高清数码图像样本各807份,对2类... 为在施工阶段快速、准确地判识隧道围岩级别,提出一种利用随钻参数和掌子面高清数码图像2类多源异构数据进行信息融合的围岩分级模型。以位于山区的2座钻爆法大断面隧道工程为背景,采集随钻参数和掌子面高清数码图像样本各807份,对2类样本信息进行针对性处理;利用处理后的数据,基于随机森林模型和Inception-v3模型训练,分别建立随钻参数围岩智能分级模型和掌子面高清数码图像围岩智能分级模型;运用信息融合技术对2类数据进行特征融合,构建随钻参数和掌子面高清数码图像信息融合的围岩分级模型;依托背景工程对3种模型进行验证与对比。结果表明:在相同的样本条件下,融合分级模型的性能最好,准确率为94.48%,平均召回率为91.52%,平均精确率为91.13%,平衡F分数为91.20%;通过现场试验进一步对比3种模型在全新样本上的性能表现,融合分级模型准确率达到92.31%,已具有工程应用价值,能够实现对现场各掌子面随钻参数和掌子面图像的自动处理与信息提取,并对围岩级别做出智能判识。 展开更多
关键词 大断面隧道 围岩分级 随钻参数 掌子面高清数码图像 信息融合
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深部碎裂岩体巷道变形破坏机制与支护效应连续-非连续分析 被引量:1
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作者 张世瑞 江权 +3 位作者 邱士利 周小平 寇永渊 刘建坡 《采矿与岩层控制工程学报》 北大核心 2025年第1期82-93,共12页
金川二矿深部碎裂岩体具有“岩块强度高,岩体强度低”的显著特点,巷道围岩具有显著的大变形特征,导致喷锚网或衬砌等支护结构破坏频繁,严重威胁采矿生产安全。以该矿深部巷道现场工程为背景,首先,通过现场调查和实测确定该矿深部巷道围... 金川二矿深部碎裂岩体具有“岩块强度高,岩体强度低”的显著特点,巷道围岩具有显著的大变形特征,导致喷锚网或衬砌等支护结构破坏频繁,严重威胁采矿生产安全。以该矿深部巷道现场工程为背景,首先,通过现场调查和实测确定该矿深部巷道围岩具有典型层状、碎裂状和复合结构特征,冒落和底臌为典型的破坏形式;其次,结合室内试验和现场监测数据,基于连续-非连续数值模拟分析方法 (FDEM)提出一种可破Voronoi块体模型和离散裂隙网络模型模拟巷道开挖过程,捕获围岩损伤破裂特征;最后,结合实体单元和锚杆单元模拟支护结构响应,探讨深部碎裂岩体变形破坏机制和支护效应。研究结果表明,结构面间距和倾角显著影响应力释放区的位置和压力拱的形成,导致围岩变形各向异性和破裂非均匀性;锚杆、混凝土喷层+锚杆及U型钢拱架+锚杆3种支护结构对于限制围岩变形具有显著差异性,加入锚杆和衬砌能有效抑制冒落区,限制顶拱位移,但不能有效抑制底板隆起;超前注浆、加长锚杆和钢拱架是控制深部碎裂岩体巷道大变形的重要措施。研究结果可为深部碎裂岩体巷道变形控制与支护设计提供理论参考。 展开更多
关键词 碎裂岩体 大变形 深部巷道 连续-非连续分析 支护方式
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超大断面巷道支护关键技术及采动应力演化规律 被引量:1
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作者 程利兴 王锐 +4 位作者 张镇 李增林 任建超 汪占领 贾金河 《煤炭学报》 北大核心 2025年第4期1979-1992,共14页
针对超大断面巷道围岩变形控制难题,以曹家滩煤矿超大采高工作面回采巷道为研究背景,研究了曹家滩煤矿顶板岩层分布规律,分析了“高+低层位厚硬顶板”结构特征,明确了动压巷道围岩变形呈现非对称性、分区性、持续性的特征及其形成机理... 针对超大断面巷道围岩变形控制难题,以曹家滩煤矿超大采高工作面回采巷道为研究背景,研究了曹家滩煤矿顶板岩层分布规律,分析了“高+低层位厚硬顶板”结构特征,明确了动压巷道围岩变形呈现非对称性、分区性、持续性的特征及其形成机理。采用数值计算分析了巷道断面尺寸对围岩稳定性的影响及支护预应力场分布特征,确定了合理的锚杆支护参数,提出了高预应力锚杆支护提高近场围岩稳定性、顶板水力压裂降低远场矿压动载的协同控制技术,分析了不同煤柱宽度下围岩应力及塑性破坏分布规律,确定了超大采高工作面合理护巷煤柱宽度为25 m,制定了超大断面巷道锚杆支护及水力压裂卸压技术方案。采用自主研发的超大断面巷道矿压监测预警系统平台,揭示了超大采高工作面动压巷道采动应力演化规律,获取了压裂区顶板微震能量演化规律及空间分布特征。结果表明:超大断面巷道掘进期间巷道未发生明显变形,锚杆受力很快趋于稳定。工作面回采阶段超前影响范围135.7 m,辅助运输巷滞后工作面229.6 m矿压基本趋于稳定,工作面超前支承压力峰值位于25.3~31.7 m内,锚杆受力及煤柱应力剧烈变化周期短,且很快趋于稳定,锚杆最大受力142 kN,锚索最大受力178 kN,煤柱最大应力增量8.6 MPa。相对于普通综放工作面,留巷巷道矿压影响周期明显减小,顶板水力压裂显著弱化了坚硬厚顶板,有效减小了煤柱侧向支承压力的持续作用。煤柱侧向顶板微震能量在超前工作面170 m至滞后工作面220 m显著增大,在滞后工作面20~60 m顶板活动最为强烈,随后迅速减小,表明顶板高低层位岩层及时有序垮落,微震能量与采动应力演化规律具有较好的一致性,揭示了顶板高低位岩层运移状态与矿压形成机理。超大断面巷道围岩全周期内均未出现明显变形,表明超大断面巷道采用高预应力锚杆支护与顶板压裂卸压协同控制技术,达到了较好的围岩变形控制效果。 展开更多
关键词 超大断面巷道 锚杆支护 采动应力 围岩控制 水力压裂卸压 微震能量
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超大断面软岩隧道开挖变形特征及工法优化
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作者 程坤 徐强 +2 位作者 陈海 刘新荣 王培可 《科学技术与工程》 北大核心 2025年第21期9118-9129,共12页
超大断面隧道穿越软岩地层时易产生较大变形,开挖方法的合理选择对于施工安全具有重要的意义。为探究双侧壁九步开挖法对超大断面隧道施工的适用性,依托重庆市500 m2超大断面软岩隧道在建工程,通过开展室内试验揭示砂质泥岩的力学特性,... 超大断面隧道穿越软岩地层时易产生较大变形,开挖方法的合理选择对于施工安全具有重要的意义。为探究双侧壁九步开挖法对超大断面隧道施工的适用性,依托重庆市500 m2超大断面软岩隧道在建工程,通过开展室内试验揭示砂质泥岩的力学特性,采用数值模拟与现场监测相结合的方法对比分析了地表与超大断面隧道结构的变形特征,并对开挖步序、临时支护措施、开挖台阶长度进行了工法优化分析。结果表明:不同围压、不同卸荷速率下砂质泥岩岩样应力应变曲线相似,岩样三轴抗压强度及变形特征均发生显著变化。随着上台阶核心岩体的开挖,超大断面隧道洞周位移发生突变,当临时支护措施拆除后,进一步加剧了超大断面隧道变形量。不同开挖步序造成围岩先后扰动,致使围岩卸荷速率不同,影响地表与隧道结构的变形。临时横撑有效限制了拱腰收敛,其全部布设工况减小拱腰收敛量约10.0 mm。此外,开挖台阶长度越短,地表及超大断面隧道变形越小。 展开更多
关键词 隧道 软岩 超大断面 试验 变形 工法优化
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千米深井大采高工作面超前切顶卸压软岩大巷防护技术
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作者 石智涵 刘学生 +4 位作者 高宇栋 李虎 李学斌 孔令哲 卢文龙 《中国矿业》 北大核心 2025年第5期163-175,共13页
千米深井大巷受“三高一扰动”影响,围岩控制困难,其中,厚煤层采动影响下软岩大巷变形破坏问题尤为突出,影响工作面安全回采。本文以口孜东煤矿14采区为工程背景,得到140502工作面回采末期软岩大巷变形破坏规律,进行大巷变形破坏原因力... 千米深井大巷受“三高一扰动”影响,围岩控制困难,其中,厚煤层采动影响下软岩大巷变形破坏问题尤为突出,影响工作面安全回采。本文以口孜东煤矿14采区为工程背景,得到140502工作面回采末期软岩大巷变形破坏规律,进行大巷变形破坏原因力学分析,提出围岩破坏能量判据,得出悬臂长度L3越长,大巷围岩内能量U越大,获得大巷严重变形破坏原因,即大巷围岩长期承受高静应力作用,对于动载扰动作用影响更为敏感,极易变形破碎。进一步建立工作面悬臂楔形结构力学模型,发现悬臂角度与超前支承应力的峰值呈现负相关,即悬臂角度愈大,超前支承应力的峰值愈小。据此提出停采线超前爆破切顶卸压巷道控制技术,通过理论分析设计了钻孔角度、高度、位置等切顶卸压参数,利用FLAC3D比选切顶范围,降低了爆破施工量。制定140504工作面爆破切顶卸压方案,即在140504工作面风巷内停采线外17 m、23 m处分别布置一组相同的爆破面,超前工作面回采150 m起爆,每组断面斜向上穿层设计5个钻孔,呈扇形分布,布置钻孔时应避开工作面顶板上方存在的140504工作面高抽巷。在工作面回采期间对三条大巷展开监测,结果表明,140504工作面回采后西翼回风大巷、西翼主运胶带机大巷及西翼轨道大巷两帮移近量分别为17.6 cm、13.4 cm和8.4 cm。相较于140502工作面回采期间两帮移近量分别减小64.08%、60.59%和30.00%,控制效果较好,保障了工作面安全回采。 展开更多
关键词 千米深井 大采高 切顶 软岩大巷 防护技术
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厚煤层大断面巷道切顶锚索补强支护技术研究
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作者 周文峰 《矿业安全与环保》 北大核心 2025年第2期121-127,共7页
针对厚煤层大断面巷道围岩变形量大的问题,以陕煤集团韩城矿业有限公司桑树坪二号井3309运输巷为工程背景,通过理论分析、数值模拟与现场试验相结合的方法,提出了“爆破预裂切顶卸压+巷道锚索补强支护”(简称“切顶锚索补强支护”)技术... 针对厚煤层大断面巷道围岩变形量大的问题,以陕煤集团韩城矿业有限公司桑树坪二号井3309运输巷为工程背景,通过理论分析、数值模拟与现场试验相结合的方法,提出了“爆破预裂切顶卸压+巷道锚索补强支护”(简称“切顶锚索补强支护”)技术。试验结果表明:3309运输巷煤柱帮围岩侧向支承应力呈“马鞍状”分布特征,煤柱两侧垂直应力分布不对称。采用“切顶锚索补强支护”技术方案时,顶板、煤壁帮和煤柱帮的表面平均最大收敛量对比采用原锚杆支护方案的表面平均最大收敛量均显著降低,降幅超过20%。在3309运输巷邻近工作面回采过程中,无论是原锚杆支护方案还是“切顶锚索补强支护”技术方案,巷道围岩变形均依次经历了无明显变形、缓慢变形、快速变形、再缓慢变形,并最终趋于稳定的变化过程。现场监测结果表明,采用“切顶锚索补强支护”技术方案后,大断面巷道围岩变形得到了有效控制。 展开更多
关键词 厚煤层 大断面巷道 围岩应力 切顶卸压 锚索补强支护 围岩稳定 数值模拟
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乌兰木伦煤矿大断面硐室围岩变形破坏规律及控制 被引量:1
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作者 陈蓥 杨宏涛 +3 位作者 史明哲 鲍世纪 张子凯 孔德瑞 《工矿自动化》 CSCD 北大核心 2024年第8期52-60,共9页
针对煤矿井下巷道大断面硐室的围岩变形破坏问题,以乌兰木伦煤矿井下分选及充填大断面硐室为研究对象,采用相似模拟实验方法,进行单调递增加载和恒定荷载加载单轴压缩实验,对大断面硐室围岩变形破坏规律进行了研究。结果表明:①2种加载... 针对煤矿井下巷道大断面硐室的围岩变形破坏问题,以乌兰木伦煤矿井下分选及充填大断面硐室为研究对象,采用相似模拟实验方法,进行单调递增加载和恒定荷载加载单轴压缩实验,对大断面硐室围岩变形破坏规律进行了研究。结果表明:①2种加载方式在压密阶段、弹性变形阶段及微破裂稳定发展阶段破坏演化和变形位移趋势相似。②采用单调递增加载方式的试样裂纹较少但裂纹缝隙较大,试样沿着主裂纹突然发生破断,期间有大量碎屑飞出,试样变形位置主要集中在围岩边界,破坏时释放能量较多,但峰后释放能量持续时间较短。③采用恒定荷载加载方式的试样应力保持不变,应变缓慢增加,期间产生大量微小裂纹,试样变形位置主要围绕在硐室周围,破坏时释放能量较少,但峰后释放能量持续时间较长。依据大断面硐室围岩变形破坏规律,提出了锚杆索支护方案:硐室顶部打长锚索,将顶板和上方坚硬岩石连成整体;在硐室煤岩交界处打倾斜锚杆,将煤岩交界面与周围岩体紧密连接。数值模拟结果表明,支护后围岩应力、位移、塑性区均明显减小,围岩稳定性大幅提高,支护效果良好。 展开更多
关键词 大断面硐室 围岩变形破坏 单轴压缩实验 声发射 锚杆索支护
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大断面半煤岩巷道变形破坏机理研究及控制技术 被引量:2
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作者 席义苗 程利兴 +2 位作者 张东昕 汪占领 石蒙 《煤炭工程》 北大核心 2024年第2期52-58,共7页
针对大断面半煤岩巷道围岩变形控制难题,以小保当煤矿一号井大断面半煤岩巷道为研究背景,测试了巷道围岩岩层分布、围岩地应力分布及裂隙发育,分析了巷道围岩的变形破坏演化特征。通过实验室试验以及数值模拟分析了半煤岩组合体力学性... 针对大断面半煤岩巷道围岩变形控制难题,以小保当煤矿一号井大断面半煤岩巷道为研究背景,测试了巷道围岩岩层分布、围岩地应力分布及裂隙发育,分析了巷道围岩的变形破坏演化特征。通过实验室试验以及数值模拟分析了半煤岩组合体力学性能及其变形破坏形态,揭示了强度较低的煤体最先在煤岩交界面发生破裂、滑移,变形不断向深部延伸,随着煤岩体完整性及强度的持续弱化,造成巷帮由下而上的非均匀渐进性失稳破坏,揭示了提高大断面半煤岩巷道围岩稳定性的关键在于控制煤岩交界面非协调变形。基于此提出了采用高预应力锚杆支护与薄弱区域加强支护的变形控制思路,制定了小保当一号井大断面巷道半煤岩巷道围岩变形控制方案,并开展了井下工业试验,取得了较好的应用效果,在监测期内巷道顶板的位移量为28 mm,两帮的位移量为80 mm,底板的位移量为43 mm,随后围岩变形趋于稳定,巷帮煤岩交界处的变形控制效果显著,表明采用该方案可有效控制大断面半煤岩巷围岩变形。 展开更多
关键词 大断面巷道 半煤岩巷道 高预应力支护 煤岩组合体
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大倾角近距离煤层综采运输巷断面形状与支护参数优化 被引量:2
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作者 潘坤 鞠文君 +4 位作者 王俊超 贾后省 侯彪 王银伟 张志明 《煤炭科学技术》 CSCD 北大核心 2024年第12期12-22,共11页
针对大倾角近距离煤层巷道在多次剧烈采动作用下,巷道围岩频繁出现非对称变形破坏致使围岩控制困难的问题,以代池坝煤矿31233运输巷为工程背景,通过理论分析、数值模拟、现场监测等综合研究方法,研究了大倾角近距离煤层开采下3种断面形... 针对大倾角近距离煤层巷道在多次剧烈采动作用下,巷道围岩频繁出现非对称变形破坏致使围岩控制困难的问题,以代池坝煤矿31233运输巷为工程背景,通过理论分析、数值模拟、现场监测等综合研究方法,研究了大倾角近距离煤层开采下3种断面形状巷道围岩变形破坏机理,进一步确定并优化了最佳非对称屋顶形巷道断面形状。研究结果表明:在大倾角近距离煤层剧烈采动情况下,无论巷道断面形状如何变化,其围岩破坏形态均呈现为最大破坏深度位置朝向顶板,且由于靠近上层工作面区域内塑性区扩展应力敏感性较强,导致该区域塑性区范围和深度达到最大,但3种断面形状巷道整体围岩破坏规律和塑性区分布范围有着明显差别;与拱形巷道、斜顶直角梯形巷道不同的是,非对称屋顶形巷道可根据巷道围岩条件变化来改变左帮、右帮高度以及左坡顶、右坡顶角度,使得巷道围岩整体应力分布趋于合理化,提升围岩破坏可控性的同时提高了巷道断面利用率。据此,提出了基于巷道围岩塑性区分布的非均匀控制方法,并进行了现场工程应用,优化断面形状前后技术经济指标对比结果表明非均匀支护方式对控制围岩变形效果明显,研究结果可为同类型大倾角近距离煤层巷道断面形状选择与支护设计优化提供有效科学依据。 展开更多
关键词 大倾角 近距离煤层 回采巷道 巷道断面形状 巷道支护
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超大埋深软岩隧道超前中导洞合理断面尺寸及应力峰值转移机制 被引量:3
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作者 张宝瑾 谭忠盛 +2 位作者 卫鹏 赵金鹏 林克 《科学技术与工程》 北大核心 2024年第17期7334-7341,共8页
在超大埋深软岩隧道中,通常地应力较高,且围岩软弱破碎,在施工过程中不可避免地会出现大变形现象,造成支护结构失效破坏。采用超前中导洞应力释放技术提前释放地应力,可以改善支护结构的受力状态,减小隧道变形量,保证支护结构的安全。... 在超大埋深软岩隧道中,通常地应力较高,且围岩软弱破碎,在施工过程中不可避免地会出现大变形现象,造成支护结构失效破坏。采用超前中导洞应力释放技术提前释放地应力,可以改善支护结构的受力状态,减小隧道变形量,保证支护结构的安全。依托丽香线哈巴雪山大变形隧道,采用文献调研、数值模拟及现场监测等手段对超大埋深软岩隧道超前中导洞合理断面大小进行研究,分析了中导洞不同断面大小工况下应力释放效果,最终确定中导洞合理断面大小。研究结果表明,超前中导洞断面为正洞断面面积的0.6倍时,应力释放效果较为理想,相比直接开挖正洞,采用合理超前中导洞断面时,正洞拱顶沉降及上、下台阶水平收敛值分别减小28.2%、27.64%和26.71%,且围岩中切向应力峰值向围岩深部转移了约4 m,同时,应力峰值数值有所减小,减小约5.04%。研究成果可为类似大变形隧道工程提供参考与借鉴。 展开更多
关键词 超大埋深 大变形隧道 应力释放技术 中导洞 断面大小
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香炉山隧洞不良地质段“L”型地面超前注浆方案研究 被引量:3
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作者 赵利鹏 李坚 +3 位作者 雷啸天 郭亚欣 王廷超 陶志刚 《隧道建设(中英文)》 CSCD 北大核心 2024年第6期1294-1304,共11页
为解决隧道(洞)建设过程中不良地质段突泥涌水和软岩大变形等问题,依托滇中引水工程香炉山隧洞,提出一种采用全孔长度超过500 m的地面“L”型定向钻孔注浆并辅以洞内超前注浆的加固方法,在实际工程中确定这一方法的具体设计方案。首先,... 为解决隧道(洞)建设过程中不良地质段突泥涌水和软岩大变形等问题,依托滇中引水工程香炉山隧洞,提出一种采用全孔长度超过500 m的地面“L”型定向钻孔注浆并辅以洞内超前注浆的加固方法,在实际工程中确定这一方法的具体设计方案。首先,通过现场地质调查与分析,揭示不良地质区段香炉山隧洞建设的技术难点;其次,介绍“L”型定向钻孔注浆的施工过程及注浆工艺;然后,设计出一种能够提高地层稳定性的“L”型地面超前注浆方案,并对地层进行加固;最后,采用掌子面揭示、注浆技术以及大地电磁检测等手段证明现场注浆效果。研究结果表明:1)“Z1+Z2+Z4”钻场设计为最优地面超前注浆技术方案;2)“L”型定向钻孔注浆辅以洞内超前注浆技术可满足盲区注浆区域覆盖问题,实现真正意义上的超前治理。 展开更多
关键词 深埋隧洞 输水隧洞 不良地质段 突泥涌水 软岩大变形 地面“L”型定向钻孔注浆
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特大断面山岭隧道出洞口段开挖技术对比分析:以燕山地区汗沟2号隧道为例 被引量:1
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作者 王家贺 高鹏 +2 位作者 黄鸿羽 周元辅 汪垣宇 《科学技术与工程》 北大核心 2024年第22期9598-9607,共10页
为研究不同出洞开挖施工方法对特大断面山岭隧道洞口段围岩变形影响,以燕山地区汗沟2号隧道为依托工程,利用ABAQUS有限元软件建立数值模型,分析了双线隧道洞口段先行右洞采用超前小导洞开挖出洞和后行左洞采用三台阶七步开挖进洞情况下... 为研究不同出洞开挖施工方法对特大断面山岭隧道洞口段围岩变形影响,以燕山地区汗沟2号隧道为依托工程,利用ABAQUS有限元软件建立数值模型,分析了双线隧道洞口段先行右洞采用超前小导洞开挖出洞和后行左洞采用三台阶七步开挖进洞情况下的围岩水平收敛、拱顶沉降、底部上拱、地表沉降、塑性区分布以及衬砌支护应力等影响。结果表明:小导洞开挖过程中围岩变形较小;由洞内向洞外与洞外向洞内扩挖右洞小导洞的围岩变形规律基本一致,前者对于山岭隧道洞口段施工具有优越性;左右洞贯通后,右隧最大水平收敛、拱顶沉降、底部上拱、地表沉降和衬砌最大主应力分别为1.35 mm、3.91 mm、2.88 mm、3.39 mm和0.11 MPa,左隧分别为1.52 mm、5.57 mm、2.67 mm、5.34 mm和0.35 MPa,超前小导洞开挖工法更有利于控制围岩变形,而三台阶进洞开挖下围岩塑性应变以及地表沉降较大。研究结果可为同类工程提供一定理论依据和指导,实现特大断面山岭隧道安全、高效出洞作业。 展开更多
关键词 大断面山岭隧道 超前小导洞 三台阶七步开挖 数值模拟 围岩变形
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深部煤系软岩大巷全断面锚注修复技术研究 被引量:2
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作者 何尚森 刘瑞鹏 +2 位作者 丁鹏 余宏 宋乐 《中国矿业》 北大核心 2024年第7期149-159,共11页
为解决深部煤系软岩大巷变形剧烈、持续时间长且支护困难的问题,以王洼煤矿8煤层南深部集中运输大巷为工程背景,采用现场勘查、矿物组分分析、围岩应力测试、数值模拟分析等方式,揭示了造成深部煤系软岩大巷产生强烈变形的主要原因,得... 为解决深部煤系软岩大巷变形剧烈、持续时间长且支护困难的问题,以王洼煤矿8煤层南深部集中运输大巷为工程背景,采用现场勘查、矿物组分分析、围岩应力测试、数值模拟分析等方式,揭示了造成深部煤系软岩大巷产生强烈变形的主要原因,得出加强深部煤系软岩大巷支护的控制思路,并在此基础上根据煤系软岩的劣化程度和支护失效特征,提出了基于全断面高强锚索支护+喷浆+全断面注浆锚索锚注支护+钢棚支护的主被动联合补强修复支护方案,并建立了修复支护的“三个阶段、四个步骤”工艺体系。研究结果表明:8煤层南深部集中运输大巷围岩成分复杂、质地软弱、遇水易膨胀崩解,且处于高地应力环境,应力集中系数达到1.46,总体表现出变形速率快、持续时间长、变形量大的特点;原支护设计存在支护强度不足、未针对软岩特性采取有效措施的缺陷,导致顶板、巷帮部分锚杆锚索破断失效;进行全断面锚注修复支护后,形成高强度、范围大、连续性强的预应力场,预应力场有效影响深度增大至原支护的1.5倍。现场试验监测显示:补强修复支护后,大巷巷帮及顶底板变形趋于稳定,表明全断面锚注修复支护工艺对深部煤系软岩大巷的稳定性控制效果显著。 展开更多
关键词 深部巷道 软岩 剧烈变形 全断面支护 锚索 预应力场
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不同岩性与断面形状的深部硬岩隧洞板裂失稳试验
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作者 李翔 苗森 杨博 《中国安全科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第8期108-119,共12页
为探究岩性与断面形状对深部硬岩隧洞板裂失稳特性的影响,开展板裂失稳室内真三轴试验。首先,选择以大理岩和花岗岩为主的2种硬岩试样以及高边墙城门洞形和曲墙拱形2种实际应用中的典型断面形状试样;然后,从板裂失稳形态、剥落岩板(片)... 为探究岩性与断面形状对深部硬岩隧洞板裂失稳特性的影响,开展板裂失稳室内真三轴试验。首先,选择以大理岩和花岗岩为主的2种硬岩试样以及高边墙城门洞形和曲墙拱形2种实际应用中的典型断面形状试样;然后,从板裂失稳形态、剥落岩板(片)特征及板裂特征应力3方面入手,对比分析不同岩性与断面形状影响下的不同破坏特征;最后,利用数值模拟探究围岩板裂裂纹发育扩展过程中相应的位移及应力分布特征,进一步揭示深部硬岩隧洞的板裂失稳特性。结果表明:试验过程中,对于板裂失稳形态,与花岗岩相比,大理岩试样岩板剥落及张开破坏现象更为显著;与高边墙城门洞形相比,曲墙拱形试样板裂破坏涉及的断面轮廓范围更小。对于剥落岩板(片)特征,不同岩性产生不同的剥落岩板形态;与高边墙城门洞形相比,曲墙拱形试样对应的近外层剥落岩板更趋细长。对于板裂特征应力,与大理岩相比,花岗岩试样在板裂开始时的应力门槛值更高,板裂失稳演化进程更快;与曲墙拱形相比,高边墙城门洞形试样从开始出现板裂直至发生明显板裂破坏的特征应力均更高。数值模拟中的位移较大区域集中在孔洞侧壁处,距离侧壁越远,位移相对越小;切向应力集中是导致板裂发生的主要原因。 展开更多
关键词 岩性 断面形状 深部硬岩隧洞 板裂失稳 真三轴试验
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大断面全岩巷综掘工作面泡沫降尘技术 被引量:77
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作者 陈贵 王德明 +2 位作者 王和堂 韩方伟 马岩 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第11期1859-1864,共6页
为了解决大断面全岩巷综掘工作面高浓度粉尘问题,结合大断面岩巷综掘工作面产尘特点,在对大断面岩巷综掘工作面综掘机截割破岩的过程分析后,利用Fluent软件,对大断面岩巷综掘工作面粉尘运动场进行数值模拟,并分析了粉尘运动规律及粉尘... 为了解决大断面全岩巷综掘工作面高浓度粉尘问题,结合大断面岩巷综掘工作面产尘特点,在对大断面岩巷综掘工作面综掘机截割破岩的过程分析后,利用Fluent软件,对大断面岩巷综掘工作面粉尘运动场进行数值模拟,并分析了粉尘运动规律及粉尘浓度分布情况,依据泡沫降尘原理,设计了大断面岩巷综掘工作面泡沫降尘工艺系统,并在淮北朱仙庄煤矿北翼胶带运输大巷大断面岩巷综掘工作面进行了现场应用。结果表明,综掘岩尘主要集中在综掘工作面回风侧,在尘源下风向的某一回风侧浓度达到最大;泡沫降尘工艺系统制备的泡沫能包裹综掘机截割头,覆盖岩壁达到提前润湿岩体,减少和抑制粉尘的产生,同时又能阻断已产生粉尘的扩散通道,对全尘和呼吸性粉尘的平均降尘效率分别为86.2%和84.4%,是水喷雾降尘效率的3.6倍和4.6倍,取得了理想的降尘效果。 展开更多
关键词 大断面 岩巷 综掘工作面 泡沫 降尘
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深部大断面岩巷快速掘进技术研究 被引量:73
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作者 李清 杨仁树 +3 位作者 汤增陆 郭雅静 张殿镇 姚睿 《煤炭科学技术》 CAS 北大核心 2006年第10期1-4,共4页
结合孙村煤矿深部大断面岩巷掘进,解决了液压钻车、侧卸式装岩机配套在岩巷掘进的关键技术问题,提出了适用于深部岩巷掘进全断面多重锚喷支护和中深孔爆破技术,实现了大断面岩巷全断面一次打眼、一次装药、一次起爆、一次支护的一次掘... 结合孙村煤矿深部大断面岩巷掘进,解决了液压钻车、侧卸式装岩机配套在岩巷掘进的关键技术问题,提出了适用于深部岩巷掘进全断面多重锚喷支护和中深孔爆破技术,实现了大断面岩巷全断面一次打眼、一次装药、一次起爆、一次支护的一次掘进技术,提高了深部岩巷工程质量,掘进速度提高30%以上。 展开更多
关键词 深部大断面岩巷 全断面一次掘进 中深孔爆破
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深井大断面岩巷快速掘进机械化作业线配置 被引量:38
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作者 马立强 张东升 +1 位作者 周明 仇晓祥 《煤炭科学技术》 CAS 北大核心 2009年第8期73-77,6,共6页
为解决深井高应力条件下大断面岩巷快速掘进难题,基于新汶矿区内各矿具体生产特点,因地制宜开发出2类大断面岩石平巷机械化作业线:一是以液压钻车+挖斗装载机+大型梭式矿车+架空侧卸式带式转载机为典型代表的液压钻车作业线;二是以掘进... 为解决深井高应力条件下大断面岩巷快速掘进难题,基于新汶矿区内各矿具体生产特点,因地制宜开发出2类大断面岩石平巷机械化作业线:一是以液压钻车+挖斗装载机+大型梭式矿车+架空侧卸式带式转载机为典型代表的液压钻车作业线;二是以掘进机+桥式转载机+大型梭式矿车为典型代表的综掘机作业线。针对上下山掘进生产特点及制约因素,因地制宜开发出2类机械化作业线:一是以大功率耙装机+斜巷输送带(可兼作运料)+水平矸石仓+耙装机为典型代表的上下山作业线;二是以大功率耙装机+侧(底)卸式矿车+水平矸石仓为典型代表的上下山作业线,实现了大断面斜巷安全高效掘进。研究成果对推动我国岩巷掘进的机械化装备水平和深部开采整体技术水平,具有示范作用,可在类似地质条件下推广应用。 展开更多
关键词 深井 复杂条件 大断面岩巷 机械化 作业线
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大断面煤巷预应力桁架锚索的理论与实践 被引量:91
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作者 赵洪亮 姚精明 +2 位作者 何富连 刘海涛 张守宝 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第10期1061-1065,共5页
从力学角度重点论述了普通锚杆(索)在大断面煤巷支护失效的原理以及预应力桁架锚索的支护原理,采用数值模拟计算设计和优化五阳煤矿桁架锚索支护方案,现场实测顶板下沉量为120 mm,仅为普通锚杆(索)支护时的34.6%;掘进期间顶板主要移动... 从力学角度重点论述了普通锚杆(索)在大断面煤巷支护失效的原理以及预应力桁架锚索的支护原理,采用数值模拟计算设计和优化五阳煤矿桁架锚索支护方案,现场实测顶板下沉量为120 mm,仅为普通锚杆(索)支护时的34.6%;掘进期间顶板主要移动活跃时限为14~20 d,之后趋于稳定;月进115 m,比普通锚杆(索)提高了15%. 展开更多
关键词 大断面巷道 预应力 桁架锚索 普通锚杆(索)
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大断面煤巷变形破坏规律及控制技术 被引量:71
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作者 周志利 柏建彪 +2 位作者 肖同强 许磊 张科学 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第4期556-561,共6页
采用理论分析、FLAC3D数值计算和工程实践等方法,研究分析巷道宽度对巷道围岩变形、塑性区及应力分布的影响规律,提出了巷道临界宽度判定指标:巷道顶板拉破坏深度为1.5 m,顶板拉破坏深度大于1.5 m的巷道维护困难。并提出了超过临界宽度... 采用理论分析、FLAC3D数值计算和工程实践等方法,研究分析巷道宽度对巷道围岩变形、塑性区及应力分布的影响规律,提出了巷道临界宽度判定指标:巷道顶板拉破坏深度为1.5 m,顶板拉破坏深度大于1.5 m的巷道维护困难。并提出了超过临界宽度的巷道支护技术为:及时支护、高强高预紧力锚杆、锚索支护和高初撑力的临时支护。研究成果成功应用于王庄煤矿6207综放工作面运输巷。 展开更多
关键词 大断面煤巷 围岩稳定性 临界宽度 支护技术
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