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王莊礦巷道過斷層破壞原因及支護技術研究

文檔作者：賈峰文檔來源：潞安化工集團王莊煤礦		點擊數：	更新時間： 2025年09月20日
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技術應用
2023年第8期 Mechanical Management and Development No.8,2023
總第244期 機械管理開發 Total244
D0I:10.16525/j.cnki.cn14-1134/th.2023.08.117
王莊礦巷道過斷層破壞原因及支護技術研究
賈峰
（潞安化工集團王莊煤礦，「山西長治046031)
摘要：巷道掘進過斷層是礦山生產的重點安全問題，以王莊礦8107工作面運輸巷為研究對象，采用理論分析、數
值模擬和現場實測方法，對王莊礦巷道過斷層失穩原因及支護技術展開研究。結果表明：巷道掘進斷層區域附近圍
巖破碎，掘進擾動誘發斷層滑移，加劇巷道的變形破壞；提出采用主動支護+補強支護的巷道過斷層支護技術控制
巷道掘進過斷層；應用該支護方案后，降低了安全風險，巷道掘進期間現場實測斷面收斂率為5.17%。
關鍵詞：過斷層；數值模擬；圍巖破碎；支護技術
中圖分類號：TD355 文獻標識碼：A 文章編號：1003-773X(2023)08-0278-02
0引言
煤礦巷道掘進的安全是工作面安全、高產、高效
的前提，由于煤礦地質條件的復雜性，在巷道的掘進
過程中，偶爾會遇到斷層、陷落柱等地質構造異常區。
現場調研發現，煤礦巷道掘進至斷層區域時，經常性
出現巷道位移變形嚴重（頂板劇烈下沉，巷道片幫），
嚴重時甚至產生冒頂等安全事故[1-3]。此外,斷層為瓦
斯突出和突水提供了通道。因此，如何保證巷道掘進
過斷層的穩定性是礦山安全生產的熱點研究問題之
二[4-5]。因此,以王莊礦8107工作面運輸巷為工程背
景,采用理論分析、數值模擬和現場實測方式，對王莊
礦巷道過斷層失穩原因及支護技術展開研究。
1工程背景
王莊礦8107工作面運輸巷沿煤層傾向布置，巷
道長3052m、寬5.5m、高3.6m。巷道距離地面平均
深度400m。8107工作面煤層采高6.95m，平均傾角
3°，硬度為1~3，煤層平均容重1.42t/m²。煤層頂板
由直接頂和老頂組成。直接頂為厚7.23m的灰白色
細粒砂巖和黑色泥巖，老頂為厚24.9m的黑色泥巖。
直接底為厚2.72m的黑色泥巖和灰白色細粒砂巖，
老底為厚9.4m的黑色泥巖。8107運輸巷在掘進前已
探明前方665m處存在一條平均落差5.0m的65°
正斷層F304。受斷層影響，煤層頂板節理較發育。掘
進至該區域易出現頂板冒落等安全事故，為保證
8107工作面運輸巷掘進過斷層的安全性，現需對
8107運輸巷掘進過斷層支護技術展開研究。
2 巷道過斷層破壞原因分析
首先應探明巷道掘進過斷層區域失穩破壞的原
因，其次針對性提出巷道支護技術，才能確保巷道掘
進過斷層支護技術的適用性。下面對8107工作面運
輸巷掘進過斷層可能造成失穩的原因展開分析：
1)接近斷層附近區域的巷道煤幫及頂底板破碎
嚴重，破碎的圍巖強度大幅降低，在地應力和構造應
力作用下，巷道頂板及兩幫易產生變形破壞。
2)接近斷層附近區域，巷道頂底板巖性存在差
異，差異越明顯，在此處產生的構造集中應力越大,此
范圍巷道圍巖結構滑面增加,破壞的可能性增大。
3)在斷層區域處，巷道掘進時產生的擾動作用會
誘導斷層產生滑移，加劇巷道的變形破壞。
綜上，8107工作面運輸巷過斷層時，一方面圍巖
破碎強度降低，另一方面采掘擾動誘發斷層滑移加劇
了巷道的變形破壞。
2 巷道過斷層支護方案
根據8107工作面運輸巷過斷層時的失穩原因，
提出主動支護+補強支護方案。
2.1 主動支護
8107工作面運輸巷的主動支護參數見表1。
2.2 補強支護
1)當斷層區域巷道頂板及圍巖破碎嚴重時，在巷
道掘進前方工作面提前采用注漿加固技術（馬麗散），
強化煤巖裂縫，提升圍巖強度。
2)當斷層區域巷道頂板離層嚴重時，采用木垛+
鋼棚的支護方式，提升巷道的抗拉強度，并防止碎落
的頂板引發安全事故。
3數值模擬
為了檢驗巷道支護方案的可行性，采用數值模擬
軟件進行驗證。根據王莊礦8107工作面運輸巷實際
地質概況，采用FLAC3D數值模擬軟件建立模型。模
型劃分258000個單元，312000個節點。巷道采用放
射狀網格布置，接近巷道中心的研究區域網格加密。
模型采用莫爾一庫侖破壞準則，參數賦值參照常見巖
層物理力學參數。模型限制四周位移方向，底部采用
固定支護。巷道平均深度400m，根據巖層平均容重，
在模型頂部施加6MPa垂直應力，水平方向施加6.6
MPa水平應力，8107工作面運輸巷斷層附近區域位
移見圖1。
收稿日期：2022-05-18
作者簡介：賈峰（1991一），男，山西長治人，畢業于呂梁學院采礦工程專業，助理工程師，從事采礦工作。
下轉第286貝）
2023年第8期 賈 峰：王莊礦巷道過斷層破壞原因及支護技術研究 ·279·
表1 8107工作面運輸巷的主動支護參數
頂板兩幫
支護
參數
錨桿錨索錨桿
材質 HRB-335 螺 鋼絞線 HRB-335螺紋HRB-335螺紋 紋鋼鋼（非回采幫） 鋼（回采幫）
參數 @22 mm x @18.9 mm × d22 mm x d22 mm x 2.400 mm 8 300 mm 2 000 mm 2 000mm
錨固力≥80kN ≥120kN ≥80kN ≥80kN
預緊力200kN 200kN 200kN 200kN
150mm×150 300 mm × 300 150 mm × 150 150 mm × 150
托盤m型m×高1強2m度m鋼拱mm×16 mm球求mm×12mm塑mm×12mm塑 托盤 形托盤 鋼托盤 鋼托盤
850 mm.900 1 500 mm、 1 000 mm.900 1000mm.900 間排距mm,每排7根 1800mm, mm,每排4根 mm,每排4根 3-2-3布置
2支錨固劑，1 3支錨固劑，1 2支錨固劑，1 2支錨固劑，1
錨固劑支支為K2360,另支為K2360，另支為K2335，另支為K2335，另
1支為Z2360 2支為Z2360 1支為Z2360 1支為Z2360
@14mm×5300mm×80mm@14mm×3300mm×80mm
錨網圓鋼焊制的雙筋雙梁鋼筋梯圓鋼焊制的雙筋雙梁鋼筋梯
字梁
其他 W型鋼帶.4900mm×25W短節鋼帶450mm×280mm× mm×3mm,排距1000mm 4mm
由圖1可知，8107工作面運輸巷未進行支護前，
巷道頂底板最大移近量為313.6mm，兩幫最大移近
量為283.3mm，以巷道兩幫破壞為主。采用上述支護
方案后，斷層區域巷道的頂底板最大移近量為98.2mm，
兩幫最大移近量為85.7mm，巷道變形以頂底板變形
為主。
4現場應用效果
在8107工作面運輸巷掘進期間，采用前文提及
的巷道支護技術進行控制。現場調研結果發現，巷道
FLAC3D
201410CAC
Domon
Con
補端支護前位移云圖
3.8534E-02
F500E-02
1-1 支護前位移(mm)
FLAC31
C2014Ita5oaCor
Domon
補強支護后位移云閣
4700E+02
3.2500E+02
3.0003
1-2 支護后位移(mm)
圖1 8107運輸巷過斷層數值模擬
掘進至斷層區域，圍巖變形得到了有效控制，頂板破
碎的情況得到明顯改善，巷道的安全程度較高。為了
進一步驗證巷道支護應用效果，通過現場實測的方
式對斷層區域附近的巷道兩幫及頂底板進行了圍巖
移近量監測，并將未進行支護前的數值模擬結果與
之對比，繪制8107工作面運輸巷位移監測圖，如圖2
所示。
300 一兩幫支護前
兩幫支護后-283.3
250
200
150
100 100.7
50
0
0 5 10 15 20
時間/d
2-1 兩幫
H313.6 300 頂底板支護前
頂底板支護后
250
200
150
122.3 100
50
0
0 5 10 15 20
時間/d
2-2 頂底板
圖2 8107運輸巷位移監測
由圖2可知，巷道采用該支護方案以后，現場實
測巷道兩幫最大移近量為100.7mm，頂底板最大移
近量為122.3mm。相較數值模擬結果未進行支護時
的位移，兩幫及頂板位移量明顯減小。另外，未進行支
護時，巷道穩定時間在15d左右。采用支護方案以
后，巷道穩定時間控制在5d以內。實測斷面收斂率
為5.17%，說明8107工作面運輸巷采用設計的支護
方案后，巷道圍巖穩定性有了明顯的提高。
5紹結論
1)巷道掘進時斷層區域附近圍巖破碎，掘進擾動
作用誘發斷層滑移，加速了巷道的變形破壞。
2)巷道掘進過斷層時，應在主動支護的基礎上，
增加補強支護提升巷道的穩定性。
3)采用設計的巷道掘進過斷層支護技術后，現場
實測巷道的斷面收斂率為5.17%，巷道穩定。
參考文獻
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上接第283頁）
Al
上接第281頁
Cal Mine
（編輯：李俊慧）
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An
（編輯：王婧，李俊慧
.286· 第38卷
機械管理開發
jxglkfbjb@126.com
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alysis of Mine Pressure Patterns at Large Inclination Working Faces and Evaluation of
Anchor Support Design
Zhang Jianguo
(Shanxi Guxian Xishan Dengfukang Coal Industry Co.,Ltd., Guxian Shanxi 042400, China )
Abstract: On the basis of a comprehensive analysis of the mine pressure law at the working face combined with practical production, the
scope of damage to the surrounding rock at the working face was derived, and the idea of using anchor rod support to support the back
mining lane was proposed, and the theoretical calculation and design of key parameters of the anchor rod were completed. Finally, the effect
of the support scheme on the control of the surrounding rock was verified by means of the monitoring of the amount of the roof straying after
the support by the roof straying instrument.
Key words: large dip angle; mechanised mining; mine pressure law; anchor rod support; roof straying
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ses of Over-Fault Damage and Support Technology of the Roadway in Wangzhuang
Jia Feng
( Wangzhuang Coal Mine, Lu'an Chemical Group, Changzhi Shanxi 046031, China )
Abstract: Roadway excavation over faults is a key safety issue in mine production. Taking the transportation roadway of 8107 working face
in Wangzhuang Mine as the research object, theoretical analysis, numerical simulation and on-site measurement methods were used to
study the causes of destabilization of roadway over faults in Wangzhuang Mine and the support technology. The results show that: the
roadway excavation fault area near the surrounding rock fragmentation, excavation disturbance induced fault slip, exacerbating the
deformation of the roadway damage; proposed the use of active support plus reinforcement support roadway over fault support technology to
control the roadway excavation over the fault; the application of the support program reduces the risk of safety, the roadway excavation
during the field measurement of the convergence rate of section is 5.17%.
Key words: over-fault; numerical simulation; surrounding rock fragmentation; support technology
pplication Practice of NDT Technology in Inspection and Testing of Lifting Machinery
Yan Liangliang
(Shanxi Jinju Coal and Electrochemical Company Limited, Jincheng Shanxi 048006, China )
Abstract: In recent years, the rapid development of social economy has made lifting machinery in various industries and fields has been
very common use, because of its own special structure, there may be quality problems after long-term operation, not only on its operating
life brought about by the impact, but also on the safety of the work site will cause a great threat. Must regularly carry out a good lifting
machinery safety inspection work, and non-destructive testing is currently a more widely used modern testing technology, it can be used in
manufacturing, installation and maintenance and many other aspects. Combined with the author's actual research, to explore the practical
application of non-destructive testing technology in the inspection and testing process of lifting machinery.
Key words: lifting machinery; non-destructive testing; operating life
blication of Double-Arm Drilling Rig in Geological Exploration and Release of Water ir
Coal Mines
Zhou Wenhui
( Jinneng Holdings Coal Group Yanya Coal Datong Co., Ltd., Datong Shanxi 037031, China )
Abstract: In view of the technical difficulties in the process of drilling in the coal mining face, such as slow speed, high failure rate,
limited drlling length and large number of holes, Yangya Coal Company optimized the traditional drilling process through technical
research and adopted a double-arm crawler drilling rig for drilling. The drilling time was shortened by 30% and the dilling efficiency was
increased by 65% after the double-armed crawler drilling rig was put into use, which achieved significant application results.
Key words: coal mine roadway; geological water exploration and release; double-arm drlling rig; application analysis

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