摘要：在西部软岩矿区,巷道底臌是一种常见的巷道破坏形式,由底臌所引起的围岩变形已成为阻碍矿井高效生产的主要难题,也是目前西部矿区亟待解决的关键问题。目前广泛使用的底臌控制方案为浇筑混凝土材料配合反底拱与锚杆支护技术联合控制巷道底臌。然而,分析现场破坏结果,浇筑反底拱的普通C20混凝土材料存在强度低、密实度差等明显缺陷,并不能有效控制底臌,巷道现场底角与两帮呈现大面积破坏。据此提出一种优化浇筑材料方案,提高其初凝时间和强度。优化混凝土浇筑材料治理方案是将生石灰按照不同配制比例掺入混凝土浆液中,制备试件;在不同龄期下测试不同生石灰掺入量的试件强度,进而选出最优配比方案;利用扫描电镜对浇筑材料的结构进行观察分析,确定优化后的浇筑材料满足反底拱结构中浇筑材料的性能要求。结果表明:在养护龄期内,材料最大单轴抗压强度为30.15 MPa,是普通C20混凝土材料强度的1.39倍,抗拉强度为1.75 MPa,是未掺入生石灰试件强度的1.41倍。利用扫描电镜观测分析,在生石灰掺量为10%时,试件结构致密,浆体中的Ca(OH)_(2),AFt和孔隙数量明显减少,浇筑材料的力学性能有效提高。工程实践表明,采用优化后的浇筑材料进行反底拱设计,在50 d监测期内,最大底臌量仅为101 mm,巷道底臌量减少为原支护方案的34%,底臌控制效果明显。

摘要：针对现有研究对反底拱控制深井软岩巷道底臌的力学效应多采用模型试验和数值分析方法而缺乏解析方法的问题,基于塑性极限分析法研究了巷道在高竖直应力为主的地应力作用下开挖反拱后巷道底板的应力场特征,揭示了开挖反拱后巷道底臌的机理,并分析了反底拱的支护效应对控制巷道底臌的作用。结果表明:开挖反拱会影响巷道整体的稳定性,但铺设适宜半径的反底拱能大大提高底板的极限承载力;反底拱半径越小,其抑制底臌的效果越明显。结合反底拱力学模型从理论的角度给出了锚拉反底拱支护参数的解析解,为传统支护设计提供参考。最后将提出的方法应用于龙口矿区梁家煤矿一采区运输巷道的支护设计,并进行了现场支护试验,现场监测结果表明,经支护优化设计的试验段巷道变形得到了有效控制。

摘要：为了研究反底拱结构对底鼓及巷道稳定性的影响,得到最佳反底拱参数,分析了超高水平应力巷道底鼓机理及控制因素,通过FLAC3D建立了平底巷道以及不同拱深(即不同矢跨比)反底拱巷道模型进行数值模拟,并将分析成果应用于井下工程进行验证。研究结果表明,反底拱结构可以有效控制底鼓变形,且存在对围岩控制效果最佳矢跨比的反底拱结构,拱深过大或过小均对巷道稳定性不利。

摘要：针对陕西彬长集团公司胡家河煤矿井底水仓全煤巷道支护难题,采用数值模拟方法分析了原有初期支护方式存在的问题,提出了增加反底拱控制的综合支护方案并进行优化设计。模拟结果表明:通过增强顶板、两帮支护强度和反拱控底可以有效提高整体支护承载结构强度,巷道围岩塑性区明显减少,剧烈底鼓变形和顶部下沉得到显著改善。

摘要：王庄煤矿井下换装站1号换装硐室长99m,掘进断面111.76m2,净断面89.57m2。硐室施工中,发生了严重底鼓,采用钢筋混凝土反底拱+超长锚索群联合支护进行修复,取得了成功。硐室62.8m未施工段底板也采用该联合支护进行加固,效果良好,有效地控制了底鼓,保证了硐室稳定性及后续使用的安全可靠性。重点介绍了钢筋混凝土反底拱及超长锚索群设计及施工情况。

摘要：针对许疃煤矿33采区南翼探水巷底鼓治理工程实际问题,基于TRIZ理论,采用功能组件分析、因果轴分析,揭示了底鼓现象的原因,采用物-场分析和技术矛盾分析,完成了底鼓控制措施的概念性设计和优化,最终提出了“隔水层+反拱衬砌+锚杆+聚丙烯纤维混凝土地坪”的综合底鼓治理方案。在试验巷道完成反拱衬砌施工和现场监测,结果表明:施工完成后60 d的底板最大隆起量小于60 mm,底鼓控制效果显著。TRIZ理论作为一种高度有效的创新方法,扩展了巷道支护工程优化设计思路,为类似工程设计提供了有益参考借鉴。

摘要：为探索巷道底板反拱支护结构失效机制,以刘园子煤矿+1100 m轨道石门为工程背景,采用现场勘察、理论分析、数值计算和工程实施相综合的研究方法,阐明底板反拱结构失稳的原因,揭示反拱结构失稳的力学机制,提出反拱结构失稳的'滑转梁'力学模型,并基于Lamé公式、弹塑性理论及力学原理给出'滑转梁'的平衡方程,以该方程分析摩擦因数、岩体内聚力、'锚护岩'深度和'滑转梁'厚度对反拱结构的稳定性及支护强度的影响。结果表明:1)底板反拱结构与U型支架连接处刚度不足是其失稳的关键;2)摩擦因数和底板岩体强度对反拱结构的稳定性有较大影响,而'锚护岩'深度和'滑转梁'厚度对其影响则不明显;3)'滑转梁'的力学状态决定底板的稳定性,当底板支护强度小于临界值时,反拱结构会发生'滑移上升''旋转上升''滑转上升'3种不同的失稳,每种失稳方式的判式及临界值亦不同;4)在巷道及其应力分布对称条件下,3种失稳判式可写成一个程式;5)通过增加反底拱结构与U型钢支架接触处的约束力,或增大底板岩体内聚力可有效控制底鼓;采用底板锚杆支护和增大反拱结构厚度亦能在一定程度上抑制底鼓。基于以上研究,采用底角锚杆+喷浇筑混凝土+36U型圆棚联合支护方案来提高巷道底角刚度及岩体强度,数值分析及现场实施结果均表明该方法能有效控制石门底鼓。

摘要：对糯东煤矿中央变电所周围巷道底鼓及变形进行分析,优化支护设计采用29U型钢锚固反底拱与砌碹联合支护技术治理巷道底鼓,通过二次支护、反底拱与巷道底板之间增加沙石缓冲层,双重卸压缓冲作用减少巷道底鼓及变形,巷道底鼓量得到控制,满足了矿井安全生产的需要。

摘要：城郊煤矿二水平南翼轨道大巷位于二2煤顶板的砂质泥岩中,自成巷后每年维修1~2次,成本较高。为此,通过现场调研,总结了其变形特征,并针对变形原因,提出了围岩强度强化和关键部位补强的控制思路,分析了注浆加固围岩的机理,最后确定采用全断面高强锚杆和底板锚索注浆和反底拱的支护方式,设计了全断面支护方案。现场应用取得了较好的支护效果。

摘要：针对传统大断面交岔点施工支护设计方法和施工过程中的不足,通过对工程地质条件和软岩巷道变形破坏的机理进行综合分析,提出了"锚网喷+锚索+反底拱"支护设计方案。实践表明:大断面交岔点施工顺序为先施工小断面导硐,再扩掘至设计大断面;并采用光面爆破、及时支护、施工反底拱地坪形成封闭应力承载拱圈等施工工艺最大限度地发挥了围岩的自承能力,有效控制大断面硐室变形,为矿井的安全高效生产创造了条件。