山西科技 ＳＨＡＮＸＩ ＳＣＩＥＮＣＥ ＡＮＤ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ２０１６年第３１卷第５期 文章编号：１００４—６４２９（２０１６）０５—０１６３—０３ 收稿日期：２０１６—０５—２３ 晋煤集团成庄矿锚本千支护方幕的分新与评价 潘 拮 ， （１．太原理工大学矿业工程学院，山西太原，０３００２４；２．山西先导科技开发有限公司，山西太原，０３０００６） 摘要：对晋煤集团成庄矿锚杆支护方案进行了分析与评价，得出如下结 论：锚杆预应力较小，预应力扩散达不到要求；锚索、锚杆没有很好地受 力，锚杆的强度没有达到要求；没有重视组合构件对于锚杆支护系统的重 要影响，组合构件的刚度、强度、支护表面积都不是十分理想。指出只有经 过合理设置，才能达到支护要求，保证巷道安全。 关键词：锚杆支护方案；方案分析；方案评价；晋煤集团成庄矿 中图分类号：ＴＤ３５３￣．６ 文献标识码：Ａ １晋煤集团成庄矿概况 侧向支撑压力的作用。分析探究工作面顺槽的自生属 性，根据其特点进行具体优化可使巷道支护达到更好 晋煤集团成庄矿设计生产能力为４．０ Ｍｔ／ａ，其煤矿 效果［ 。 中含有二叠统山西组煤层组及以上石炭统太原组煤 ２．２工作面顺槽支护系统的失稳机理 层，共有３层可采及局部可采煤层，这３层煤层标号分 ２．２．１工作面顺槽支护系统的失稳机理 别为３号、９号、１５号，３号煤为全区稳定的主要可采煤 不论是新开掘的还是进行过护翻修的工作面 层，层位位于山西组下部，厚度可达４ ｍ～７ ｍ，平均厚度 顺槽，失稳时，一般情况是从一个或多个部位开始变 为６．４４ ｍ，硬度为２．４，属于高瓦斯矿井。 形，关键部分总是首先被破坏掉，然后是整个支护系统 ２工作面顺槽的稳定性分析 的失稳。造成顺槽支护系统局部失稳的原因有以下几 ２．１工作面顺槽的应用特点 方面。 巷道围岩中各种结构的稳定性会在一定程度上决 ２．２．１．１ 支护系统和围岩强度不匹配 定顺槽的稳定＿１］。巷道围岩中有大结构与小结构之分。 力的作用是相互的，巷道支护系统给围岩施加力 大结构是指分布范围较大的一些结构，如直接顶或者 的同时，围岩也会给巷道支护系统施加力的作用，并且 可以对老顶有一定载荷作用的岩层；而锚杆支护及其 方向不同，大小不一，这样往往会产生局部应力集中， 锚固体则称为小结构。 继而造成局部支护系统所要承受的载荷过重，导致局 由于老顶悬臂梁结构的弯矩与工作面顶板活动空 部围岩变形破坏，支护系统开始失稳ｌ３］。 间成正比关系，因此位于顺槽中的大结构会发生明显 ２．２．１．２支护系统与围岩正向刚度不匹配 变化。同时，小结构也会随着大采高断面及顺槽的高度 如果支护体刚度小于围岩刚度，围岩支护系统对 而产生改变。另外，工作面的采高与基本顶悬臂梁结构 于围岩变形控制的作用效果变差，巷道围岩会产生严 及顶板活动的弯矩也成正比例关系，伴随着工作面的 重的变形破坏，强度也开始急剧降低，继而造成局部支 推进、巷道的掘进，大采高工作面顺槽所受的力学状态 护系统所需承受载荷增加，引发因局部过载而造成支 与地质结构也都在不断地发生着变化。 护系统失稳。 断面大是成庄煤矿工作面顺槽的特点，但同时也 ２．２．１．３ 支护系统与围岩负向刚度不匹配 造成了围岩支护比较困难。在工作面回采时，还会受到 如果支护体刚度大于围岩，则围岩膨胀性能量不 １６３ 潘古古晋煤集团成庄矿锚杆支护方案的分析与评价 本刊Ｅ－ｍａｉｈｓｘｋｊｚｚｓ＠１６３－ｃ０ｍ 问题探讨 能充分释放，继而造成因局部围岩能量集中而产生变 形破坏。 达不到预期效果，造成范围内的围岩破坏与早期离层， 围岩的完整性和强度大幅降低［ 。 （２）巷道中锚杆、锚索经常出现剪断、拉断、弯曲断 裂等情况，说明使用锚杆强度较低，且锚索、锚杆不能 很好地受力，影响了支护效果。 ２．２．１．４支护系统和围岩结构不匹配 在一部分围岩中，有时会出现节理裂隙发育，当节 理裂隙发育普遍存在于断层面和层理面时，围岩的滑 移变形在一定程度上就会有差异性，但是支护体却是 发生均匀变形，这种情况会造成应力集中在支护体上 的某一部位，引发支护系统的局部破坏。 成庄煤矿３号煤层节理裂隙比较发育，强度较低， 首个工作面沿底板掘进的方式，由于没有相关应用实 践与技术理论的支撑，支护系统没能很好地满足围岩 （３）巷道压力大的地段，压穿、剪断组合构件的现 象频繁发生，支护效果很不理想。 ４成庄矿支护方案评价 锚杆支护可以使支护结构体作为整体存在，控制 围岩变形和地层压力在一定范围内，确保支护工程在 服务年限内安全、稳定，为煤矿的安全、高效生产提供 帮助。根据成庄煤矿煤层的现状和相关煤层围岩的状 况，结合锚杆支护及围岩控制理论，以及井下观测结 果，通过深入研究，对原有支护方案进行了评价。其结 果如下： 强度及结构的要求，再有工作面巷道断面相对较大等 因素，巷道围岩稳定性就比较差。 ２．２．２工作面顺槽的失稳机理 煤系地层的掩体结构有呈现层状的特点，同时，层 状岩体的不同会造成力学性差的问题。巷道浅部的围 岩属于复合结构，构成它的两帮、底板、巷道顶的岩性 具有差异性。 位于顶板锚固区域内，围岩发生了严重的变形，并 且不稳定，部分内外围岩出现离层。充分说明原有支护 方案没有达到理想的支护效果，对于围岩的破坏和变 这种结构中的力学性质存在很大差异，包括受力 特征、力学强度等。如果其组成时即巷道围岩弱结构， 在实际生产过程中，整个巷道围岩的稳定性很大程度 上依赖巷道浅部围岩的稳定性。 围岩弱结构体及弱结构的失稳会造成巷道围岩的 形没有起到应有的作用。成庄矿应加强现场勘察，及时 了解相关地质构造的变化，并进行有效预报。面对不断 变化的井下地质条件，应选择与之相匹配的合理锚固 支护方案。 失稳。在不适宜的支护方案下，开始掘进后，弱结构体 最先失稳，继而弱结构失稳，最后使弱结构体围岩被破 ５结论 通过分析与评价，对晋煤集团成庄矿锚杆支护方 案做如下结论：锚杆预应力较小，达不到预应力扩散要 求，致使支护刚度有所降低，造成锚杆主动支护效果不 理想；锚索、锚杆没有很好地受力，并且锚杆的强度没 有达到要求，在锚杆的结构与材质方面存在问题；没有 重视组合构件对锚杆支护系统的重要影响，组合构件 的刚度、强度、支护表面积都存在问题。成庄矿应加强 现场勘察，及时了解相关地质构造的变化，面对不断变 坏。一段时间内，由于应力重新分布，弱结构剩余的一 些部位也发生变形破坏，弱结构岩体也会顺着新生、原 生破坏面产生滑动、剪胀变形、错动等，出现失稳现象。 与此同时，其他围岩因为受到弱结构体破坏影响而产 生变形破坏，最后整个巷道发生失稳［ 。 破坏面是造成巷道围岩失稳的最主要原因，破坏 面的形态差异性导致了巷道失稳时形式的差异。成庄 煤矿大采高工作面的掘进方式是沿着煤层顶底板掘 进，由于巷道为煤层巷道，故其强度较低，稳定性差，围 岩支护难度加大。 化的井下地质条件，选择与之相匹配的合理锚固支护 方案，以保证巷道的支护安全。 参考文献 ３成庄矿锚杆支护方案分析 （１）顶板下沉，两帮鼓起，说明锚杆预应力比实际 需求小，预应力的扩散效应不理想，致使锚杆主动支护 １６４ ［１］秦广鹏，蒋金泉，孙森，等．大变形软岩顶底板煤巷 锚网索联合支护研究［Ｊ］．采矿与安全工程学报，２０１２ （２）：３８—３９． 潘酷晋煤集团成庄矿锚杆支护方案的分析与评价 本刊Ｅ～ｍａｉｈｓｘｋｊｚｚｓ＠１６３．ｔｏｍ 问题探讨 ［２］王宜延，梁瑶，孟凡成．浅谈锚杆支护理论和支护 失效原因［Ｊ］．山东煤炭科技，２０１２（１）：１９—２０． ［３］薛建闽．蒲白矿区含煤地层特征及沉积环境浅析 ［Ｊ］．陕西煤炭，２０１３（５）：２５—２６． ［４］史红邈，孙淼，宋晓波，等．￥２２０５工作面长壁综放 回采对工作面顺槽的影响分析［Ｊ］．山西煤炭，２０１１（７）： １７－１８． ［５］司建光．短壁大采高工作面运输顺槽支护技术研 究［Ｊ］．煤矿现代化，２０１５（２）：３５—３６． （责任编辑：李敏） 作者简介：潘酷，男，１９９０年生，太原理工大学矿 业工程学院安全工程专业２０１３级在读工程硕士，山西 先导科技开发有限公司。 Ａｎａｌｙｓｉｓ ａｎｄ Ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｏｎ ｔｈｅ Ａｎｃｈｏｒ Ｂｏｌｔ Ｓｕｐｐｏｒｔ Ｓｃｈｅｍｅ ｉｎ Ｃｈｅｎｇｚｈｕａｎｇ Ｃｏａｌ Ｍｉｎｅ ｏｆ Ｊｉｎｃｈｅｎｇ Ｃｏａｌ Ｇｒｏｕｐ ＰＡＮ Ｚｈｅ ＡＢＳＴＲＡＣＴ：Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｃｏｎｄｕｃｔｓ ｔｈｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ａｎｄ ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｏｎ ｔｈｅ ａｎｃｈｏｒ ｂｏｌｔ ｓｕｐｐｏｒｔ ｓｃｈｅｍｅ ｉｎ Ｃｈｅｎｇｚｈｕａｎｇ Ｃｏａｌ Ｍｉｎｅ ｏｆ Ｊｉｎｃｈｅｎｇ Ｃｏａｌ Ｇｒｏｕｐ，ｏｂｔａｉｎｉｎｇ ｔｈｅ ｆｏｌｌｏｗｉｎｇ ｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎｓ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｓｍａｌｌｅｒ ｐｒｅｓｔｒｅｓｓ ｏｆ ａｎｃｈｏｒ ｂｏｈ ｍａｋｅｓ ｔｈｅ ｉｔｓ ｔｈｅ ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ ｃａｎ ｎｏｔ ｍｅｅｔ ｔｈｅ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ，ｔｈｅ ｓｔｒｅｓｓ ｓｔａｔｅ ｏｆ ａｎｃｈｏｒ ｃａｂｌｅ ａｎｄ ｂｏｌｔ ｉｓ ｎｏｔ ｇｏｏｄ ａｎｄ ｔｈｅ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｆ ｏｂｏｌｔ ｉｓ ｎｏｔ ａｃｈｉｅｖｅｄ ｄｅｍａｎｄ，ｐａｙｉｎｇ ｎｏ ａｔｔｅｎｔｉｏｎ ｔｏ ｔｈｅ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ’ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｎ ａｎｃｈｏｒ ｂｏｌｔ ｓｕｐｐｏｒｔ ｍａｋｅｓ ｔｈｅ ｓｔｉｆｆｎｅｓｓ，ｓｔｒｅｎｇｔｈ ａｎｄ ｓｕｐｐｏｒｔ’Ｓ ｓｕｐｅｒｆｉｃｉａｌ ａｒｅａ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ ａｒｅ ｎｏｔ ｖｅｒｙ ｉｄｅａｌ，ａｎｄ ｐｏｉｎｔｓ ｏｕｔ ｔｈａｔ ｏｎｌｙ ｔｈｅ ｒｅａｓｏｎａｂｌｅ ｓｅｔｔｉｎｇｓ ｃａｎ ｍｅｅｔ ｔｈｅ ｓｕｐｐｏｒｔ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ ａｎｄ ｅｎｓｕｒｅ ｔｈｅ ｓａｆｅｔｙ ｏｆ ｒｏａｄｗａｙ ＫＥＹ ＷＯＲＤＳ：ａｎｃｈｏｒ ｂｏｌｔ ｓｕｐｐｏｒｔ ｓｃｈｅｍｅ；ｓｃｈｅｍｅ ａｎａｌｙｓｉｓ；ｓｃｈｅｍｅ ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ；Ｃｈｅｎｇｚｈｕａｎｇ Ｃｏａｌ Ｍｉｎｅ ｏｆ Ｊｉｎｃｈｅｎｇ Ｃｏａｌ Ｇｒｏｕｐ （上接第１４９页）荷控制、远程自动读表、最低网损、电 ［Ｊ］．科技传播，２０１０（１９）：４７． 压、无功优化、配电投资系统、变电配电和用电管理信 息系统的配电网综合管理系统，则是近年来才起步的。 参考文献 ［３］黄红玲．基于ＴＤＭＳ—ｒｒｕ的配电自动化解决方案 ［Ｊ］．企业科技与发展，２００７（１６）：７０—７２． （责任编辑：薛培荣） 作者简介：张建荣，男，１９７６年生，山西省晋中灵石 ［１］王静，谢蔚华．配电网中配电自动化的应用研究 ［Ｊ］．魅力中国，２００９（２２）：２０１． ［２］铁源．浅谈兰州市区１０ ｋＶ配电网络自动化改造 煤矿有限公司工程师。 Ｔａｌｋｉｎｇ ａｂｏｕｔ ｔｈｅ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｐｏｗｅｒ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ Ｇｒｉｄ ＺＨＡＮＧ Ｊｉａｎｒｏｎｇ ｆ ｐｏ ｗｅｒ ｓｕｐｐｌｙ ｅｎｔｅｒｐｒｉｓｅ’Ｓ ｐｌａｎｎｉｎｇ ａｃｔｉｖｉｔｉｅｓ，ｔｈｅ ｐｌａｎｎｉｎｇ ＡＢＳＴＲＡＣＴ：Ｄｉｓｔｉｂｕｔｒｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ｐｌａｎｎｉｎｇ ｉｓ ａ ｂａｓｉｃ ｌｉｎｋ ０ ｑｕａｌｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｐｏｗｅｒ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｇｒｉｄ ｗｉｌｌ ｄｉｒｅｃｔｌｙ ａｆｆｅｃｔ ｔｈｅ ｎｅｔｗｏｒｋ ｌｅｖｅｌ ａｎｄ ｉｎｖｅｓｔｍｅｎｔ ｅｆｉｃｉｅｎｃｙ ｏｆ ｔｈｅ ｐｏｗｅｒ ｆｄｉｓｔｉｒｂｕｔｉｏｎ ｇｒｉｄ．Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｅｘｐｏｕｎｄｓ ｔｈｅ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅ ｏｆ ｔｈｅ ｐｌａｎｎｉｎｇ ｏｆ ｔｈｅ ｐｏｗｅｒ ｄｉｓｔｉｒｂｕｔｉｏｎ ｇｒｉｄ，ａｎａｌｙｚｅｓ ｔｈｅ ｃｕｒｒｅｎｔ ｓｔａｔｕｓ ｏｆ ｔｈｅ ｓｔｕｄｙ ｏｎ ｔｈｅ ｐｌａｎｎｉｎｇ ｏｆ ｔｈｅ ｐｏｗｅｒ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｇｒｉｄ，ａｎｄ ｆｏｒｅｃａｓｔｓ ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｐｏｗｅｒ ｄｉｓｔｉｒｂｕｔｉｏｎ ｇｒｉｄ ＥＹ ＫＷＯＲＤＳ：ｐｏｗｅｒ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｇｒｉｄ；ｐｏｗｅｒ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ；ｑｕａｌｉｔｙ ｏｆ ｐｏｗｅｒ ｓｕｐｐｌｙ １６５
