沿空留巷综合支护技术研究

用沿空留巷技术保留的巷道要经历掘进和两次强烈的采动影响,对所需留巷的巷道,应该从掘进期间的支护设计与施工到留巷期间的巷旁支护方式选择,及下个工作面回采期间的加强支护均应统筹考虑,这样才能保证沿空留巷技术的成功实施,故沿空留巷技术是一项系统工程。据此,在淮北岱河矿Ⅲ3215工作面机巷进行了沿空留巷实践,巷内采用了锚网索支护,巷旁采用了工字钢密集支柱及矸石（碎煤）带联合支护,并在矿压观测的基础上,得出了所留巷道矿压显现规律,工业试验和应用实践表明,取得了良好的技术、经济效果。     

“吊脚桩”桩锚支护在土岩组合地层 深基坑工程中的应用研究

以济南黄金国际广场项目深基坑工程为例,针对土岩组合地层的特点,采用“吊脚桩”桩锚支护及两桩一锚布设方式的设计方案。对基坑设计、锚索试验、基坑监测等内容进行介绍,现场进行了锚索验收试验,试验结果符合设计要求。监测结果表明,基坑支护结构变形、周边建筑物沉降等均处于安全状态,远小于报警值,说明“吊脚桩”桩锚支护在土岩组合地层深基坑工程中的应用效果非常好,同时大大节省了造价,短缩了工期。本文的相关设计方法、试验、监测成果可为类似工程提供借鉴。     

基坑装配式可回收支护和桩锚支护结构的受力与变形分析

基坑支护工程在我国城市化建设过程中具有重要的作用,一些新型支护形式的出现极大丰富了基坑支护的多样性。本文以衡水市现场基坑支护实验工程为背景,工程将装配式可回收支护结构和桩锚支护结构作为研究对象,通过室内土工试验数据确定本构模型参数,利用有限元软件PLAXIS3D建立三维有限元模型,模拟基坑开挖和支护的全过程,并分析基坑土体和支护结构的受力、变形特征。对比相同土体和开挖条件下装配式可回收支护结构和桩锚支护结构的稳定性,结果表明：装配式可回收深基坑支护形式能更好地控制土体隆起变形,更利于限制深层土体的位移,也可以更好地控制坑顶水平位移。装配式支护结构施工简单速度快,且能回收利用,符合我国绿色建筑理念。     

镇江国贸大厦深基坑支护结构的锚拉试验与检验

镇江国贸大厦地上有31层及3层地下室,建造在软土地基上。深度为13.20 m的深基坑土壁采用了斜土锚支护结构体系。该大楼两侧紧邻建筑物,南侧离最近的老住宅仅4 m多,离正在新建的综合楼仅2 m,且在另2侧也紧靠地下管网,为此,对该土锚设计时进行了锚拉试验,在施工时对每一根锚杆也施加预应力进行检验,确保了工程质量。该支护结构仅产生少量侧向位移,成功实现了安全快速施工,可为类似工程提供成功经验。     

综放工作面覆岩破断和压架的试验研究及预测模型

为研究综放工作面覆岩运动、破断特征及矿压演化规律,依托崔木煤矿302工作面,建立综放工作面开采相似材料模型,观测煤层综放开采过程中顶板的破断特征和矿压显现规律,根据试验结果建立综放基本顶煤壁处断裂的力学分析模型,推导出拉破断临界支护强度计算公式,研究基本顶抗拉强度、作用荷载和顶板厚度对拉破断临界支护强度的影响,形成了综放工作面煤壁处断裂的力学判据,分析崔木煤矿302综放工作面液压支架的支护效果。结果表明,(1)综放工作面推进过程中基本顶悬臂梁长度逐渐增加,与后方断裂顶板形成"悬臂梁-铰接结构",支架处于这种结构保护之下时工作阻力小;(2)若基本顶在煤壁处拉断裂和结构失稳,支架快速增阻,安全阀开启,活柱量下降,易于导致支架压死;(3)随着基本顶作用荷载增大,拉断裂临界支护强度线性增长,但基本顶抗拉强度对拉断裂临界支护强度影响不大。研究结果可为综放工作面基本顶煤壁处断裂和压架灾害预报提供一种方法。     

深部高应力软岩动压巷道加固技术研究

为解决深部软岩高应力动压巷道维护的技术难题,针对孔庄矿-620软岩大巷处高应力区、受上方7335水采工作面、8331综采工作面采动以及断层影响的特征,分析其破坏状况和因素,模拟研究了采动影响前后大巷变形规律,掌握大巷应力状态变化规律及影响区域,提出大巷加固思想,优化加固方案,确定了合理加固参数。研究成果表明,采用锚网索喷+锚注联合支护技术,利用新型专利注浆锚杆,对大巷周围2 m范围注浆,能够有效控制大巷变形。进行井下工业性试验,通过注浆前后围岩力学性质对比、实摄及矿压观测手段检测,结果表明-620大巷变形破坏得到了有效的控制。     

煤柱对下层煤层开采影响的数值分析

为得出煤柱对下层煤层开采的影响规律,采用有限元分析软件ANSYS对煤柱下方煤层开采模拟分析。得出煤柱下方煤层为应力升高区;随工作面推进距离的增加,工作面前方应力升高区的应力值增加;开采煤柱下方煤层时,工作面前方会形成双重应力升高,易发生动力灾害,应加强支护。并确定了煤柱对下煤层的影响范围。这为巷道选择合理支护形式和支护参数提供了依据,对实现煤层安全开采有一定的意义。     

超前桩在喷锚支护工程中的应用

介绍了超前桩的概念及其类型,分析了采用超前桩的喷锚支护结构的受力特点及其变形特性,介绍了一个应用超前桩的喷锚支护工程实例。     

深基坑桩锚支护体系主动区土压力试验研究

通过现场试验,研究了深基坑桩锚支护体系主动区土压力的分布规律。结合有限元和离心模型试验,提出了中等硬度粘土的深基坑桩锚支护体系主动区土压力设计计算模式。     

桩锚挡墙联合支护残积土边坡离心模型试验研究

利用土工离心机分别对钢轨桩、锚杆联合重力式挡土墙支护土质边坡的效果进行模型对比试验研究,分析了钢轨桩和锚杆在重力式挡土墙支护土质边坡中的作用。试验结果表明,强降雨诱发重力式挡土墙支护下的残积土边坡产生滑动变形,对边坡稳定构成威胁;挡土墙下打入钢轨桩联合支护土质边坡会大大降低因降雨产生的墙体偏移,但墙顶上部坡体的局部浅层滑动仍不可避免;植入墙顶上部坡体内并锚固于墙身的锚杆对边坡局部浅层滑动起到了很好的抑制作用。在不增加挡墙自重前提下,钢轨桩下延作用以及锚杆锚固作用提升了挡土墙的抗倾覆能力和边坡浅层抗滑塌能力,从坡体内部和浅层同时改善了重力式挡土墙的支护效果;钢轨桩和锚杆的使用均布了挡土墙背部土压力,有效避免了局部应力集中。     

超大采高工作面顶板电阻率监测可行性试验

顶板覆岩破坏是造成回采工作面突水的主要原因之一,利用矿井电法进行顶板电阻率监测可以对覆岩破坏情况进行动态探查,但是超大采高工作面顶板电阻率监测面临着常规方法音频信号难以穿透、顶板监测电极埋设施工困难以及回风巷顶板监测电极难以保护等问题。为了解决上述问题,利用音频电透仪和回采工作面电阻率监测系统开展了超大采高工作面顶板电阻率监测可行性试验研究。结果显示:单极-偶极装置音频信号透视穿透距离可达340 m;锚杆可以作为监测电极进行电流发射和信号采集;可以将回风巷监测电极布置于巷道底板加以保护。在某矿超大采高工作面部署了回采工作面电阻率监测系统,信号测试结果与可行性试验的结论一致。      

高强度开采工作面矿压显现的面长和推进速度效应

高强度开采工作面矿压显现复杂,容易发生压架、冒顶等灾害。为从理论上解释高强度开采工作面的矿压特征,分析了高强度开采工作面的一般特征及其对矿压显现的影响,以顶板初次断裂为例,运用薄板理论并结合岩石力学试验成果,推导出不同面长和不同推进速度下顶板断裂步距的计算公式,并分析了面长和推进速度对来压时支架工作阻力的影响机制。结果表明,面长影响顶板应力分布,推进速度改变顶板承载能力,而且面长越短,推进速度越快,顶板的初次断裂步距就会越大。对于高强度开采工作面,面长普遍大于200 m,面长效应影响微弱,矿压显现主要受推进速度作用,断裂步距和来压时支架工作阻力都比非高强度开采工作面大,容易发生压架和冒顶等灾害。     

松散含水层下上提工作面压架因素敏感性分析与压架预防

为了防止类似淮南顾北矿1202（3）上提工作面再次发生突水压架事故,根据上提工作面覆岩破断特征,建立了自然拱覆岩结构力学模型,推导出低冒拱和高冒拱的拱高计算式,研究了工作面顶板断裂位置对支架载荷的影响,分别计算出松散含水层在自然拱内、拱外两种条件下的覆岩载荷,确定了滑落失稳和挤压变形失稳的压架判据。研究表明,上提工作面受到松散含水层内水的影响时,易形成高冒拱结构,拱内松散层重度增加,铰接岩块之间的接触力减小,承载关键层受到松散含水层内的水压影响,造成支架上的载荷急剧增大,导致上提工作面易发生突水压架事故。然而影响工作面突水压架既有地质因素,又有开采技术因素,盲目地增加支架工作阻力未必能降低工作面压架风险,支护成本必然急剧增加。基于此,定义了无量纲的压架敏感度指标,分析了压架因素的敏感性,并针对压架敏感性较高的因素,提出了“适当控制采高,开切眼顶板强制放顶,防止直接顶悬顶,采前疏水降压,加固工作面煤壁,提高支架支撑力,合理的设备选型,保证合理的工作面推进速度”等防压架对策,为类似条件下上提工作面安全开采提供一些理论指导。     

深基坑桩锚支护结构锚索轴力监测分析

为了解深基坑桩锚支护结构锚索的工作状态,对石家庄市鸣鹿大厦深基坑桩锚支护结构中预应力锚索轴力进行了锁定及基坑开挖回填过程中的监测。监测成果的分析表明：锚索锁定时穿心千斤顶油压表读数与锚索实际轴力存在较大差别,究其原因是张拉设备与锚具的不匹配;下道锚索张拉锁定会使上道锚索轴力减小,但影响不大;基坑回填后锚索轴力有所下降,但降幅不大;实测最大锚索轴力为锚索设计值的17.9%～50.7%。     

临时支护与永久支护相结合设计在某工程中的应用

结合具体工程实例,设计了双排桩、土钉墙、桩锚支护、桩顶小挡墙多种支护结构的组合体系,解决了有限空间内临时与永久两种工况下的边坡支护问题。监测结果表明,支护结构位移控制较好,碎石土地层中预应力锚索短期内预应力损失较小。     

Upper bound analysis of tunnel face stability in layered soils

The working face of tunnel constructions has to be kept stable during tunneling to prevent large soil deformations or fatal failure. In layered soils with lower cohesion, failures happen more often and more abrupt than in cohesive soils. Therefore, the maintenance of a proper support pressure at the tunnel working face is of high importance. In this paper, an upper bound analysis is introduced to investigate the minimum support pressure for the face stability in layered soils. A three-dimensional kinematically admissible mechanism for the upper bound analysis is improved to model potential failure within different soil layers. An analytical solution for the support pressure assessment is achieved. The influence of the crossing and cover soil on the face stability is analyzed, respectively. This solution provides an analytical estimation of the minimum support pressure for the face stability. It may be used as a reference for projects under similar conditions.     

松软煤层综放面顶底板采动应力分布规律研究

以某矿综放采场为背景,通过现场实测、相似材料模拟等手段,研究了松软煤层综放开采中液压支架受力状态、两巷单体支柱受力特征和顶底板的采动应力分布规律,结果表明液压支架在工作面不同位置受力状态不同,处于中部位置的支架受力最大,同一支架前立柱受力大于后立柱;风巷围岩应力大于机巷围岩应力,两巷的超前采动应力峰值位置在工作面前3～11m;顶板岩层同一层位中采动应力分布随工作面的距离不同而不同;不同层位应力分布也不同,离煤层越近的岩层中应力集中系数越大;底板岩层在工作面前方6m左右处应力达到最大,在工作面处应力为零。该研究结果有效地指导了该矿井同一煤层综放面巷道布置、两巷支护及工作面顶板管理。     

河北省李家沟公路隧道施工设计

李家沟公路隧道采用短台阶及全断面开挖;钢筋骨架网衬砌模注砼及初期锚喷砼支护,采用水泥裹砂半湿式喷砼法,衬砌分２序进行;采用光面控制爆破。     

煤矿井下工作面内隐伏断层透射槽波探测技术

工作面内隐伏断层不仅严重影响煤炭资源的高效回采,而且给煤矿安全生产带来了潜在威胁。通过对工作面内隐伏断层的槽波地震数值模拟,证实了槽波透射法探测隐伏断层的可行性。采用全息观测方式对45301工作面进行了透射槽波探测,通过频散分析及CT成像,查明了工作面隐伏断层分布情况。探采对比表明,透射槽波探测技术能够有效探查工作面内部的隐伏断层,为煤矿安全开采提供有效技术支撑。      

北京地区基坑支护技术的发展与工程实践

北京地区土体具有非饱和土特点,基坑失稳多与水的影响有关。基坑支护方法多采用不同支护形式的组合,新技术进展主要集中在锚固技术方面,土钉支护计算一般为内部稳定控制。土钉端部与面板的连接构造极为重要,与预应力锚杆结合形成的复合土钉是一种可靠有效的支护形式,对于多支锚体系,应通过实测数据的积累,建立符合当地实际的土压力修正模型;荷载分散型锚杆可大幅度提高锚杆的锚固效率,荷载分散型锚杆的张拉宜采取等荷载同步张拉方法,可拆芯式锚杆技术是避免地权法律纠纷的有力手段。