王兵兵

（陽(yáng)煤集團(tuán)和順新大地煤業(yè)有限公司， 山西 晉中 032700）

引言

隨著綜采工藝的發(fā)展和綜采裝備的進(jìn)步，大功率、大噸位和大體積綜采設(shè)備應(yīng)用而生，目前對(duì)巷道的斷面和支護(hù)要求越來(lái)越高，同時(shí)由于動(dòng)壓巷道受礦壓影響，使得巷道斷面的變形和破壞一直是困擾新大地煤礦巷道掘進(jìn)的難題。新大地煤礦通過(guò)巷道變形破壞機(jī)理的分析，采用高預(yù)應(yīng)力錨桿+錨索支護(hù)技術(shù)，有效地解決了巷道變形大、無(wú)法滿足使用要求的難題，為其他巷道支護(hù)的設(shè)計(jì)提供了借鑒。

1 巷道基本情況

15303工作面大部分位于井玉溝以西，地表總體位于北高南低的山梁地帶，地面主要為林地及荒地。東部為15304工作面，南部為山西運(yùn)通煤業(yè)有限公司（原九京煤礦）礦界，西部為泊里煤礦礦界，北部為西翼南回風(fēng)、西翼軌道巷、西翼皮帶巷。15303工作面回風(fēng)順槽主要用于回風(fēng)、進(jìn)料等。設(shè)計(jì)長(zhǎng)度為1 280m。服務(wù)年限預(yù)計(jì)14個(gè)月。

2 巷道變形破壞分析

由于臨近工作面的回采，礦山壓力在本工作面煤壁區(qū)域會(huì)形成應(yīng)力集中區(qū)，加之掘進(jìn)工作面的掘進(jìn)和巷道斷面較大的影響，破壞了巷道圍巖受力狀態(tài)，使兩種應(yīng)力會(huì)出現(xiàn)重疊效應(yīng)，形成疊加式的應(yīng)力集中動(dòng)壓區(qū)，導(dǎo)致巷道圍巖產(chǎn)生大變形。從而出現(xiàn)頂板下沉、破斷，兩幫破碎位移，巷道斷面急劇縮小，狀況惡化?？刂葡锏绹鷰r變形，首先巷道支護(hù)有足夠的強(qiáng)度，確保巷道圍巖本身的穩(wěn)定，防止支護(hù)系統(tǒng)與圍巖應(yīng)力達(dá)到平衡之前發(fā)生破壞。在掘進(jìn)影響階段，巷道圍巖的變形主要受原巖應(yīng)力重新分布的影響，其變形量的大小與支撐壓力的大小呈正比關(guān)系；掘進(jìn)影響穩(wěn)定階段，巷道圍巖的變形主要受時(shí)間因素的影響，此時(shí)巷道圍巖變形表現(xiàn)為很強(qiáng)的流變性，除此之外，還與支撐壓力引起的巷道圍巖塑性區(qū)發(fā)育情況有關(guān)，塑性區(qū)越發(fā)育，圍巖變形量隨時(shí)間增長(zhǎng)變化越大。錨索支護(hù)技術(shù)作為一種先進(jìn)的支護(hù)方式，可有效地減少圍巖變形，防止巷道圍巖離層和片幫，大幅度降低巷道支護(hù)成本，減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。

3 新支護(hù)設(shè)計(jì)

3.1 頂板支護(hù)

頂板采用“錨索＋錨桿＋經(jīng)緯金屬網(wǎng)＋鋼帶”聯(lián)合支護(hù)。排距900mm，鋼帶使用“BHW-960-280-4-5 100mm”的6眼W鋼帶；鋼帶眼內(nèi)全部布置錨桿，錨索布置在兩片鋼帶正中間，每排布置3根錨索，錨索間距1 400mm，距幫1 200mm。錨桿使用Φ22mm×2 000mm的螺紋鋼錨桿，托板使用150 mm×150mm×10mm拱形托板+調(diào)心球墊和尼龍墊圈，藥卷使用MSCK23/60的樹(shù)脂錨固劑；錨索使用Φ21.6mm×5 200mm的錨索，錨索托板使用300 mm×300mm×12mm的拱形托板+調(diào)心球墊，藥卷使用MS雙速23/120的樹(shù)脂錨固劑。頂網(wǎng)使用6 000mm×1 200mm的經(jīng)緯金屬網(wǎng)。

3.2 巷幫支護(hù)

兩幫采用“錨索+經(jīng)緯金屬網(wǎng)”聯(lián)合支護(hù)，每排每幫布置3根錨索。每排每幫布置4根Φ17.8mm×5 200mm的錨索，托板采用300mm×300 mm×12mm的拱型托板+調(diào)心球墊。藥卷使用MS雙速23/120的樹(shù)脂錨固劑。錨索間距從頂板往下依次為400mm/1 000mm/1 000mm/1 000mm/500mm。幫網(wǎng)使用6 000mm×1 200mm的經(jīng)緯金屬網(wǎng)。巷道支護(hù)見(jiàn)下頁(yè)圖1。

4 支護(hù)效果情況

掌握工作面順槽頂板離層情況及壓力變化，觀測(cè)內(nèi)容為，頂板離層情況、兩幫移近量、底鼓量等。測(cè)區(qū)位置，利用掘進(jìn)時(shí)期的頂板離層儀觀測(cè)站，正常情況下每50m一個(gè)觀測(cè)站。如遺留的儀器發(fā)生損壞應(yīng)適當(dāng)加大觀測(cè)站的距離，但最大不能超過(guò)200m。工作面礦壓觀測(cè)方案為每隔50m設(shè)立一個(gè)觀察站。每個(gè)觀測(cè)站安設(shè)錨索、錨桿測(cè)力計(jì)3個(gè)；安設(shè)1個(gè)頂板離層指示儀；同時(shí)設(shè)立3個(gè)觀測(cè)斷面，每個(gè)觀測(cè)斷面設(shè)3個(gè)觀測(cè)基點(diǎn)，頂部1個(gè)、兩幫各1個(gè)。錨桿錨索受力情況如圖2。

圖1 回風(fēng)巷支護(hù)斷面圖（單位：mm）

隨著掘進(jìn)頭距離的增大，巷道圍巖變形量隨之增大；圍巖變形量經(jīng)過(guò)一定增長(zhǎng)之后，在掘進(jìn)30m后基本趨于穩(wěn)定。頂板離層量較小，頂板深部、淺部離層變化量很小，淺部離層量在1～3mm，深部離層量在2～4mm，錨固范圍內(nèi)總離層值為2～6mm，這說(shuō)明錨索錨固在穩(wěn)定的老頂石灰?guī)r中對(duì)頂板的控制起到了關(guān)鍵的作用。頂?shù)装逑鄬?duì)位移主要來(lái)自于底臌；兩幫由于錨索支護(hù)，未發(fā)生明顯擴(kuò)張變形。錨桿、錨索載荷變化不大，趨于平緩，說(shuō)明巷道壓力不大巷道整體穩(wěn)定，另一方面說(shuō)明設(shè)計(jì)支護(hù)承載力極大提高，支護(hù)方式滿足該巷道現(xiàn)狀。預(yù)應(yīng)力錨索加固了頂板，有效地控制了錨固范圍內(nèi)的煤巖的離層，頂板深部離層值較淺部離層值仍然偏大，說(shuō)明巷道在掘進(jìn)階段一直受到礦山壓力影響。

因此通過(guò)對(duì)巷道的支護(hù)設(shè)計(jì)保證了巷道的穩(wěn)定性和工作面的正常生產(chǎn)，節(jié)約成本，增加了噸煤效益。巷道采用的支護(hù)設(shè)計(jì)較好地控制巷道圍巖的變形，錨索加強(qiáng)支護(hù)的效果顯著，同時(shí)應(yīng)注意調(diào)整幫錨桿的支護(hù)參數(shù)，以便更好發(fā)揮兩幫錨桿的作用，有效降低兩幫移近量。

圖2 錨桿錨索受力情況

5 結(jié)語(yǔ)

采用高預(yù)應(yīng)力全錨索支護(hù)技術(shù)后，有效地控制了頂板和兩幫的圍巖變化，避免了頂板進(jìn)一步下沉和離層，切實(shí)提高了巖體的強(qiáng)度和穩(wěn)定性以及整個(gè)圍巖自身的承載能力，基本解決了巷道頂板下沉、煤幫破碎和巷道無(wú)法被正常使用的難題。另外，對(duì)于圍巖破碎嚴(yán)重的情況采用了馬麗散加固的方法，有效地加固周?chē)鷩鷰r松動(dòng)圈，使之成為整體，提高了圍巖的整體承載能力并快速達(dá)到了要求的性能指標(biāo)。