总第215期2021年第3期
机械管理开发
MECHANICAL MANAGEMENT AND DEVELOPMENT
Total 215
No.3 , 2021
m D01:10.16525/jkil4-1134/th.2021.03.075巷道掘进过断层全锚索支护技术研究
辛超
(山西汾西正文煤业有限责任公司，山西孝义032300)
摘要：由于某矿5306运输巷受F3〇3断层影响，围岩破碎，巷道原采用的锚网索支护参数难以满足围岩控制
需要，在对巷道原锚杆支护体系失效原因分析基础上，提出采用全锚索支护技术对断层破碎带围岩进行控制，
并详细对支护原理、支护参数进行阐述。现场应用后，巷道顶板、巷帮变形量分别均控制在72 m m、58_以
内，围岩控制效果显著。
关键词：巷道掘进断层破碎带支护体系全锚索支护
中图分类号:TD353 文献标识码:A
引言
随着煤炭资源的不断开采，煤层赋存地质条件 更趋复杂，瓦斯、地质构造等影响更为明显。巷道 掘进时会遇到构造特别是断层时，在断层破碎带影 响下围岩控制难度较高[3]。以山西某矿5306运输巷 掘进过断层为工程背景，提出采用全锚索方式控制 断层破碎带围岩，现场取得显著围岩控制效果。
1工程概况
山西某矿现主采5号煤，煤层倾角8〜15。，厚 度3.9 m，埋深500 m。5号煤层粉砂岩(厚8.35 m)，直接顶为泥岩(厚1.8m)、砂质泥岩(厚2.1m)，直接 底为粉砂岩(厚5.6 m)。5306综采工作面开采5号 煤，切眼斜长180m、回采巷道长2 500 m。现矿井正 掘进5306运输巷，该巷道断面为矩形，宽4.2 m、高3.0m，预计巷道掘进过程中会揭露F303(//=3.2~5.9 m，186°乙73° )，受断层影响围岩破碎。
2断层破碎带对围岩控制影响
2.1巷道原支护体系分析
5306运输巷支护采用锚网索+W钢带支护形 式，具体支护参数为：顶板采用022mm X2 400 mm 锚杆并配合W钢带（长x宽x厚=4 200 mm x220 mm X3 mm)支护，间排距为1 000 mm；顶板描索用 015mm X8 000 m m钢绞线；U型钢托梁长1 200 m m，按照1 400 mm x 1 700 m m间排距布置。巷帮支 护采用锚杆+金属网支护方式。具体支护设计见 图1。
由于巷道掘进时顶底板岩性参数以砂质泥岩、泥岩，不仅自身承载能力不强而且遇水时围岩容易 风化，巷道围岩在断层影响下围岩破碎。巷道顶板锚 杆支护时采用的拧紧力矩为120 N*m，杆体施加的
收稿日期:202〇-08-16
作者简介：辛超（1979—），男，辽宁建平人，毕业于太原理工大
学采矿工程专业，本科，助理工程师。
文章编号：1003-773X(2021 >03-0175-02
图1巷道原支护设计示意图（单位:m m>
雄安新区规划图预紧力为30 kN，受到围岩破碎且松软影响，导致锚 杆托盘与巷道围岩无法紧密接触，弱化围岩支护效 果。现场调查发现围岩支护体系中锚索失效数量远 小于锚杆数量。
去北京旅游
2.2巷道锚杆支护体系失效原因
2.2.1构造应力
根据相关研究成果发现，巷道掘进过正断层、逆 断层时残余构造应力主应力分别为垂向方向、水平 方向。当巷道掘进过断层破碎带时，在掘进影响下围 岩应力会重新分布w。当巷道围岩支护提供的支撑力 无法抵抗围岩应力时则会使得围岩严重变形。
2.2.2围岩岩性
5306运输巷围岩为粉砂岩、砂质泥岩，岩性较为 松软，本身承载能力较差，在断层构造应力以及巷道 掘进应力影响下，围岩控制难度较大。
2.2.3顶板下沉
5306运输巷埋深平均达到500 m，地应力相对 较大。巷道顶板岩层中含有较高的泥岩成分，遇水时 容易膨胀变形。顶板在水以及垂向应力联合作用下 导致下沉，对巷道顶板下沉量观测发现顶板变形量
约为底板下沉量的1.5~2.5倍。
• 176-机械管理幵发*****************第36卷，长锚索(015 x 8 000)，短锚索(015x 5 000)I 螺纹钢锚杆(022x 2 400)丨工 _____图2全锚索支护示意图（单位：m m )于稳定，变形量在55~60 mm 、平均58 mm 。2)锚索支护时初始预应力为50 kN ，待锚索滞 后掘进迎头约10 m 时开始明显增加，待滞后掘进迎 头约50 m 时锚索受力趋于稳定，锚索受到的拉力平 均为190kN 。4结论1 )5306运输巷掘进过断层破碎带时受到巷道 围岩破碎、地应力以及构造影响综合作用下围岩控 制困难。巷道原采用的锚网索支护方式由于围岩破 碎且含有大量的粘土导致锚杆失效严重，难以满足 断层破碎带围岩控制需要。2) 提出采用全锚索支护方式对断层破碎带围岩 进行控制，具体将描杆(022 mm X 2 400 mm )改为短 描索(015 mm X 5 000 mm )。在短铺索、描索共同作 用下将巷道表层破碎岩层与深部稳定岩层一起共同 抵抗围岩应力影响。3) 现场应用后，巷道顶板、巷帮变形量分别均 控制在72 mm 、58 m m 以内，取得显著的围岩控制 效果。参考文献[1] 马震.断层构造影响带巷道全锚索支护技术[J ].能源与环保， 2020,42(9)：244-249,[2] 黄勇，崔娜娜.硬煤软底特厚煤层巷道全锚索支护技术研究[J ]. 煤炭工程,2020,52( 9): 56-60.[3] 宋维斌.高应力千米埋深综掘煤巷全描索支护技术研究[J ].中
梦见涨大洪水
国石油和化工标准与质量,2020,40( 17): 89-丨90.[4] 纪海玉，张琰岽，张杨，等.近距离采空区下煤巷顶板预应力全 锚索支护技术研究[J ].矿业研究与开发,2020,40( 5): 89-93.[5] 朱先龙，杨张杰，潘忠德，等.弱胶结富水顶板采动巷道全锚索 支护技术[J ].煤炭技术,2020,39( 3): 26-30.[6] 李金奎，王浩.
深部巷道复合顶板全锚索一次支护研究[J ].采矿 与岩层控制工程学报,2020,2( 3): 14-22.[7] 马文慧.动压煤巷全锚索支护技术研究与实践[J ].机械管理开 发，2019,34(8) = 186-188.
加装内存条
世界浏览器(编辑：王慧芳)
(下转第页）4 20Q 金属网W 型钢带(3900 x 220 x 4) 锚索托梁(I )型钢）综合上述分析可知，巷道原支护体系中锚杆遇
断层破碎带支护大量失效的原因主要为围岩破碎、
松软加之在水、地应力综合作用下导致顶板岩层破
碎范围明显增加使得锚固端位置即出现较大变形，
从而使得锚杆失效。
3全锚索支护设计
3.1全铺索支护机理
当巷道围岩结构完整时，锚索在支护体系承担
悬吊作用，从而减低巷道顶板相对位移量；当巷道围
岩破碎且锚索支护密度较高时，由于锚索预紧力相
对较高，可将破碎围岩加固形成一个相对承载能力
较强的整体，从而减少巷道过断层破碎带时围岩
变形
5306运输巷顶顶板岩性为强度较低、承载力不
高的泥岩、砂质泥岩，在断层影响下破碎，因此可将
巷道围岩视为黏结力相对较弱的松散体。而对于该
类型松散体采用锚索以及护表结构进行加固，可在
围岩塑形破坏区内形成强度较高的平衡拱，实现对
顶板岩层的有效支撑。
锚杆受到长度限制一般在巷道表层1 800~
2 500 mm 范围内形成加固体，无法与上覆稳定岩层
一起抵抗围岩变形。相对于锚杆，采用锚索具有更大
的预紧力及强度。
3_2全锚索支护参数
在对全描索支护施工时，应综合巷道围岩支护
效果、支护成本、支护时间以及施工难度，对全锚索
支护参数进行设计，即能满足围岩控制需要又可降
低支护成本。
根据5306运输巷围岩岩性，设计采用金属网、
锚索以及W 钢带对巷道过破碎带时围岩进行控制。
提出的支护参数与原支护参数主要区别是采用长度
5 000 mm 锚索替代长度2 400 mm 锚杆，锚索间排距
均为1 000 mm ，描固长度2 000 mm ，预紧力为120
kN ;W 钢带、金属网规格与原支护参数一致。锚索配
套采用的托梁为长1 200 mm 的U 型钢，具体支护设
计见图2。
由于巷道过断层破碎带时巷帮位移量不大，为
此保持巷帮支护参数不变。
3.3围岩控制效果分析
李沁怡为了考察全锚索支护过断层破碎带围岩控制效
果，对围岩变形量及锚索受力进行监测。
1)顶板岩层在滞后掘进迎头约60 m 时(支护完
成12d 时）变形趋于稳定，顶板离层量在25~33
mm 、平均30 mm ，顶板变形下沉量在68~76 mm 、平
均72 mm ；巷帮变形量在滞后掘进迎头约65 m
如何戒烟时趋
2021年第3期弋晨晨：基于PLC的安全通风监测系统的设计及应用.241.
2)将通风监测系统应用在井下开采工作中，结 果表明，通风监测系统能真实地反应井下通风机的 工作状况，采集和监测的数据比较准确，系统运行可 靠性较高，系统的自动化水平明显提高。
参考文献
[1]吴新忠，任子晖，马小平，等.煤矿主要通风机在线监控系统研
究现状及展望[J].煤炭科学技术,2009，37( 12) :54-57.[2]倪圣功，吴绍辉.榆树井煤矿主通风机在线监测设计与实践[J].
山东煤炭科技,2012(5): 16-17.
[3]张巍，胡亚非，王启立，等.基于PL C的煤矿主要通风机在线监
控系统[J].煤矿安全,2011,42( 9): 72-74.
[4]王启立，胡亚非，熊建军.基于可编程控制器的煤矿主通风机计
算机监控管理系统[J].煤炭工程，2007(7): 94-96.
(编辑：赵婧）
Design and Application of PLC Safety Ventilation Monitoring System
Yi Chenchen
实业家洛克菲勒(Jinneng Holdings Coal Industry Group Jinhuagong Mining Technology Section,Datong
Shanxi 037016)
Abstract：In order to solve the problems of inaccurate ventilation monitoring results and unstable monitoring system, according to the specific requirem ents of mine ventilation, a safety ventilation monitoring system bad on PLC is designed. Through the overall design of the monitoring system, the ventilation monitoring system is applied to the underground mining work.Actual application results show that the safety ventilation monitoring system bad on PLC truly reflects the working condition of underground ventilator, the data collected and monitored are accurate, the reliability of the system is high, and the automation level of the system is obviously improved.
Key words：ventilation safety; PLC control; monitoring system; automation
(上接第176页）
Study on Full-anchor-cable Support Technology of the Roadway
Driving Fault
Xin Chao
(Shanxi Fenxi Zhengwen Coal Industry Co.,Ltd.,Xiaoyi Shanxi 032300) Abstract：5306 transport roadway is affected by F303 fault, surrounding rock is broken, and the supporting param eters of anchor mesh cable ud in roadway are difficult to meet the needs of surrounding rook control. Bad on the analysis of the failure cau of the original bolt support system of roadway, the whole bolt support technology is put forward to control the surrounding rook of fault broken zone, and the supporting principle and supporting param eters are expounded in detail. After field application, the deformation of roadway roof and roadway side are controlled within
72 mm N5 8mm respectively, and the control effect of surrounding rock is remarkable.
Key words：roadway excavation; fault fracture zone; support system; full bolting cable support
(上接第235页）
Rearch on Intelligent Mining in Fully Mechanized Working Face
Wang Meng
(Shanxi Coking Coal Fenxi Mining Liuwan Coal Mine,Xiaoyi Shanxi 032303) Abstract：Taking 8503 fully m echanized caving face as the rearch object, the fully m echanized caving equipm ent and intelligent m ining technology of the mining face are discusd in detail. The intelligent mining of thick coal am can be realized by memory cutting of shearer and automatic coal caving of fully m echanized caving support, and the cooperative control of mining of fully mechanized caving equipm ent can be realized by the operation of hydraulic support root m achine. The control ability of surrounding rock can be improved by using coal wall cover prevention technology and support attitude control. After adopting intelligent mining technology in 8503 fully m echanized caving, the num ber of field workers is obviously reduced and the coal production efficiency is improved significantly.
Key words：thick coal am; flilly mechanized caving mining; intelligent; fully m echanized caving equipm ent;
cooperative control
