动压煤巷全锚索支护技术研究与实践

机械管理开发

MECHANICALMANAGEMENTAND

DEVELOPMENT

Total196No.8，2019

DOI:10.16525/j.cnki.cn14-1134/th.2019.08.084

动压煤巷全锚索支护技术研究与实践

马文慧

（阳泉煤业（集团）有限责任公司五矿，山西

摘

阳泉

045209）

提出了优化支护设计。通过要：为解决动压煤巷支护技术难题，就阳煤五矿巷道原支护情况以及变形情况，

有效控制了巷道的在8210工作面回风巷推广三高一低的全锚索支护技术，根据巷道支护矿压观测情况来看，围岩破碎问题，提升了巷道的支护强度，减少了巷道破坏变形量。关键词：动压煤巷中图分类号：TD353

全锚索

三高一低

支护设计

文章编号：（2019）1003-773X08-0186-03

文献标识码：A

巷道概况

阳煤五矿8210工作面位于北翼十二采区的中

结构复杂，煤层总厚度部，本工作面煤层赋存稳定，

最大为7.87m，最小6.76m，平均煤厚7.28m，煤层中含3层不稳定夹石。煤层有益厚度最大为7.87m，最小为6.55m，平均为7.08m。直接顶为1层黑色泥

其厚度最大2.51m，岩，性脆，节理发育，含植物化石，

最小0.25m，平均为1.38m。老顶为K2石灰岩，节理发育，平均厚度为11.17m，中间夹有2层泥岩；直

平均厚度为1.01m，接底为1层深灰色砂质泥岩，致

密，富含植物化石。2巷道原支护情况

顶板采用“锚索+补强锚索+金属网+钢带”联合支护，排距800mm。钢带使用“BHB-880-220-4-4700mm”的6眼W钢带；每排布置6根锚索。锚索使用囟21.6mm×7200mm的钢绞线，托板使用400mm×200mm×92mm的铸钢波

顶网使用5500mm×1000mm的经纬金属纹托板。

网且双层网交错20cm布置。3巷道变形分析

井下调研了15号煤层同类型道矿压显现情况。8209工作面回风巷超前影响范围约150m，巷道变

最严重段回形收缩严重，尤其顶板下沉和底板底鼓。

采面超前15m范围内，顶底板高度不足2.0m，两帮移近变形约1.0m，巷道内布满液压支柱。部分锚索锁具下滑或锚索断丝，暂没发现锚索整体破断，据了解有个别锚索破断；部分帮锚索槽钢弯曲折断，部分区段巷帮煤体从锚索托板四周鼓包变形。说明该条

支护较困难；件巷道动压影响明显，巷道压力较大，

另外，巷道底鼓严重，在进行支护时要加以重视。

顶底板最大移近量8205回风巷矿压观测结果如下：1

收稿日期：2019-04-17

作者简介：马文慧（1983—），男，本科，毕业于太原理工大学采矿工程专业，助理工程师。

约1.0m，其中顶板最大下沉量约100mm，底板底鼓

最大量约900mm；两帮最大移近量达600mm。总结：同类型巷道在原支护参数下的矿压显现较明显，后续巷道设计应重新计算。4优化支护设计

“锚索+双层经纬金属网+钢带”顶板采用联合支护，

“BHW-940-280-4-5100mm”排距900mm。钢带使用

的6眼W钢带；每排布置6根锚索。锚索使用囟21.6mm×6200mm的锚索,药卷使用MS双速

托板使用300mm×270mm×14mm23-120的药卷，

顶网使用6000mm×1200的W型托板+调心球垫。

mm的经纬金属网且双层网交错20cm布置。见图1巷道断面及支护设计图。

“锚索+双层经纬金属网”联合支护，两帮采用

每排每帮布置4根锚索。每排每帮布置4根囟17.8mm×4200mm的锚索，托板采用300mm×300mm×12mm的拱型托板+调心球垫。药卷使用MS双速23/120的树脂锚固剂。锚索间距从顶板往下依次为300mm、900mm、900mm、900mm、600mm。帮网使用6000mm×1200mm的经纬金属网且纵向布置。

椎21.6×6200

200940940940940940200

椎17.8×4200

50005200

（单位：图1巷道断面及支护设计图mm）

2019年第8期马文慧：动压煤巷全锚索支护技术研究与实践

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5巷道支护矿压观测情况

1号测站巷道表面位移监测曲线如图2，可知巷

道顶板的最大下沉量约85mm，掘进巷道高度3600mm，顶板变形量占比很小；两帮最大移近量约65mm，巷道掘进宽度5200mm，两帮整体变形较小。

10080604020顶板下沉量两帮移近量0

测试日期图21号测站表面位移监测曲线

2号测站巷道表面位移监测曲线如图3，可知：2号测站巷道顶板的最大下沉量约27mm，掘进高度为3600mm，顶板变形量占巷道高度比例很小；两帮最大移近量约28mm，巷道掘进宽度5200mm，两帮整体变形较小。

3530顶板下沉量两帮移近量2520151050

测试日期

图32号测站表面位移监测曲线

通过两组表面位移监测可知，两帮最大变形量约65mm，顶板最大下沉量约85mm。考虑到煤炮震

动和煤质松软，相对于巷道断面尺寸，

巷道变形整体来看较小，满足预计变形要求。从变形时间来看，

巷道的变形量主要集中在掘进工作面30m范围内，超过此范围巷道的变形量趋于稳定，说明巷道支护效果较好。

帮锚杆受力监测曲线如图4，可知锚杆初始预紧力主要在31~174kN之间，这与锚索初始施加的

200kN预紧力基本吻合；

其中有4根锚杆受力比较稳定，基本维持在初始预紧力的范围，部分锚杆略有降低和增加，这与巷道围岩变形和表面破碎卸压有

关；左帮1号位锚索的初始受力比较大，

后期一直在其范围内小幅度的增减，

由于左侧为采空区，左侧煤柱受动压影响明显，故受力比其他位置要大。其中，

200180160140120100左左帮右帮一80帮二二60右帮三

40200监测日期

图4帮锚索受力曲线

左帮2号位锚索受力由最初的31kN迅速增大到77kN，并稳定维持在90kN，右帮2号位锚索受力由最初的78kN迅速增大到143kN，这说明该位置处巷帮压力较大或锚杆受局部集中应力；总的来说，锚索受力稳定，且均在屈服载荷范围内，锚索预紧力也介于索体载荷的30%~50%，说明锚索的选取是合理的，锚索也很好的发挥了积极主动的支护作用。

顶锚索受力监测曲线如图5，可知4号测力计位置顶板锚索初始预紧力和后期受力都较大，锚索在初始2d时间内由初始预紧力快速增大到稳定拉力，并维持到最后，这比较符合锚索正常的受力状

态，

后来又由小幅度的增减变化，直至最后的稳定数值，

由于这条巷道是动压巷道，后期的动压影响以及后期巷道围岩应力的重新分布，

造成变化幅度大，这也是合理的。2号、4号测力计位置顶板锚索初始预紧力较小，另外中期锚索受力有所降低，这可能与煤炮

卸压、表面煤体破碎或锁具滑丝有关。总的来说，锚索

受力较大，受力较为稳定，

且处在载荷极限范围内，说明锚索选取合理，

锚索发挥了及时支护的作用。600500400300顶顶板顶板一

二200顶板板四

三1000监测日期

图5顶锚索受力曲线

6

巷道支护效果分析

本次巷道支护优化试验500m试验段已完工，井下已掘段整体效果较好，巷道围岩表面较原方案

较平整，没有出现明显变形和底鼓现象，

为后续工作打下良好基础。通过此次试验，逐步认可

“三高一低”的高预应·188·

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第34卷

高可靠性和低支护力支护理念，即高强度、高刚度、

密度。通过提高锚索强度（帮锚杆由原来锚索+锚杆

（顶锚索预紧力从改为现在全锚索）、增加支护刚度

180kN增加到250kN，帮锚索预应力从120kN增加至200kN），巷道支护理念从原有小力被动支护改变为强力主动支护，保证了巷道围岩的安全可靠

支护排距性；在此基础上，巷道支护密度有所降低，

经济与合理。从0.8m提高至0.9m，实现了安全、支护材料是巷道支护技术的基础，性能优化的

支护材料及科学合理的匹配性尤为重要。在原有支护材料力学性能分析基础上，推广应用了新型支护

一方面降材料，如：拱形锚杆托板、W型锚索托板等，

低了锚索托板的材料成本，另一方面优化了锚索的受力状态。同时对原有锚固剂长度和规格进行了优化，确保支护材料性能优良以及材料之间的匹配合理性，顶帮支护之间的协调性。

选择高效预紧机具是实现锚索高预应力的前提

如锚索张拉机条件。新方案推广应用新型施工机具，

工人和队组技术人员具等，施工工艺得到优化升级，

操作熟练度明显提升。

新方案由于提高了支护系统的强度和刚度，支护密度有所降低，支护排距由原来的800mm增大

平均每个支到900mm；工人劳动强度也有所降低，

护循环相比较原方案能够节约20~40min左右，提高了巷道掘进速度。

新方案支护材料折合每排成本约1853.11元，旧方案支护材料折合每排成本约2318.63元，新方案每排较原方案节约成本465.52元。另外原先方案

存有安全隐患，巷帮支护偏弱，局部破碎片帮，部分“全锚索+W拱形需要返工维修；新方案若巷帮采用

锚索托板+300mm×300mm×16mm拱形锚索托

支护，降低了支护板”可将巷道整体支护强度提高，经济效果显著。成本，

（编辑：王慧芳）

ResearchandPracticeofFullAnchorCableSupportTechnologyin

DynamicPressureCoalRoadway

MaWenhui

（YangquanCoalIndustry(Group)Co.,Ltd.,YangquanShanxi045209）

Abstract:Inordertosolvethetechnicalproblemsofdynamicpressurecoalroadwaysupport,theoriginalsupportanddeformationoftheroadwayareintroduced,andtheoptimalsupportdesignisputforward.Bypromotingthethree-high-lowfull-anchorcablesupporttechnologyinthe8210workingfacereturnairroadway,accordingtotheorepressureobservationoftheroadway,thefracturechangeofthesurroundingrockoftheroadwayiseffectivelycontrolled,thesupportingstrengthoftheroadwayisimproved,thedeformationoftheroadwayisreducedandthereferenceforthesupportdesignoftheroadwayisprovided.

Keywords:dynamicpressurecoalroadway;fullanchorcable;threehighandonelow;supportdesign

（上接第178页）

StudyonOptimizationandImprovementofShipmentMechanismof

EBZ200Roadheader

LanChenlu

（HulonggouCoalIndustryCo.,Ltd.,ShuozhouShanxi038300）

Abstract:ThemainuseoftheEBZ200headingmachineintheminingofthetigerlonggoucoalmineistofindoutthatthestrengthandtheshippingcapacityoftheshippingmechanismhaveacertainprobleminthepracticeproductionprocess,sotheoptimizationandimprovementdesignmustbecarriedout.Thepaperanalyzestheproblemsexistinginthebladeplateandthefirstconveyoroftheshippingmechanism,andputsforwardsomemeasuresofimprovement.Thepracticalapplicationresultsshowthatthestructureoftheimprovedshippingmechanismismorereasonableandthetransportationcapacityisimproved.

Keywords:EBZ200headingmachine;shippingmechanism;optimizationimprovement