王 威

（黃陵礦業(yè)公司一號煤礦，陜西 延安 727307）

黃陵礦業(yè)一號煤礦開采時礦壓顯現(xiàn)強烈，尤其是臨空的進風(fēng)巷道受綜采工作面超前支撐壓力與礦井采空區(qū)側(cè)向支撐壓力的雙重影響，動壓明顯區(qū)域、聯(lián)絡(luò)巷口、硐室口處巷道圍巖變形嚴重，頂板下沉明顯，底鼓量大，不得不進行二次維修。由于進風(fēng)巷道在掘進時受到相鄰掘進面超前支承壓力及側(cè)向支承壓力的影響，在回采時還要受到采煤工作面帶來的采動影響，壓力顯現(xiàn)劇烈，圍巖變形大，尤其是斷面大的地方造成錨索（鋼帶）破斷現(xiàn)象。

1 概況

礦井623進風(fēng)巷位于六盤區(qū)東北側(cè)，西與北二運輸大巷相接，南部為621回風(fēng)巷，北部目前沒有布設(shè)工作面，東部為五盤區(qū)。623進風(fēng)巷直接頂為粉砂巖，平均厚度10.7m，致密堅硬，基本頂為中粒砂巖與細粒砂巖，平均厚度12.28m。

621進風(fēng)巷沿煤層頂板掘進，為矩形斷面，設(shè)計掘?qū)?.6m，掘高2.8m，采用的支護方式為：錨桿+錨索梁+塑鋼網(wǎng)聯(lián)合支護。頂部采用Φ20×2500mm的左旋無縱筋螺紋鋼錨桿進行支護，相鄰兩錨桿的排距為：800mm×800mm，并采用“六—六”矩形布置，每孔消耗MSK2335型樹脂3節(jié)。幫錨桿間排距700×1000mm，“四—四”矩形布置，兩幫采用左旋無縱筋螺紋鋼錨桿Φ20×2500mm，錨桿托盤尺寸200×200×12mm，每孔消耗MSK2335型樹脂2節(jié)，同時兩幫錨桿上安設(shè)1根2.6m T140型鋼帶配合支護。支護情況如圖1所示。

2 存在的問題

按上述支護參數(shù)進行支護，現(xiàn)場實際觀測后發(fā)現(xiàn)，進風(fēng)巷在各個硐室口處受相鄰619綜采面壓力影響，一直到回采推過一段時間內(nèi)，巷道圍巖變形較為嚴重，尤其在2#聯(lián)絡(luò)巷口前后10m范圍內(nèi)，頂板下沉達到150mm，底鼓量高達1.2m，部分錨索梁壓斷，鎖具脫落?；夭汕靶柽M行大量落底、補強支護及二次維護。

圖1 621進風(fēng)巷道支護形式

3 巷道不同時期的圍巖變化特征分析

根據(jù)采區(qū)布置，623進風(fēng)巷與621進風(fēng)巷道支護參數(shù)一樣，623進風(fēng)巷距相鄰采煤工作面的回風(fēng)巷平面位置相距30m(30m區(qū)段煤柱)，621綜采面采深大約在283～470m范圍。工作面回采和進風(fēng)巷道的關(guān)系如圖2所示。從支護角度，進風(fēng)巷道將分為三個階段：

圖2 623進風(fēng)巷道2#聯(lián)絡(luò)巷與采煤工作面位置

在A段內(nèi)，巷道已經(jīng)掘進完成，巷道圍巖在由最初的平衡狀態(tài)到掘進完成后的重新分配，巷道的圍巖已經(jīng)趨于穩(wěn)定，并且圍巖的變形都在可控范圍之內(nèi)。

在B段內(nèi)，隨著臨近綜采面的回采開始，巷道將經(jīng)歷綜采面回采時的側(cè)向支承壓力本面超前支承壓力，這時巷道的圍巖發(fā)生剪切變形破壞，巷道圍巖破損加大，巷道頂板出現(xiàn)下沉，底板鼓起，出現(xiàn)嚴重破壞現(xiàn)象，直到綜采面順利回采過后，巷道圍巖才會逐步變穩(wěn)定。如圖3所示。

在C段內(nèi)，巷道將經(jīng)歷全部上一綜采面的側(cè)向支撐壓力+超前支承壓力，這時候由于受到采空區(qū)頂板垮落的影響，進風(fēng)巷的圍巖壓力主要以煤柱的松散破碎及頂板下降為主。

圖3 在B段內(nèi)進風(fēng)巷道應(yīng)力分布

因此，在支護設(shè)計時，必須根據(jù)巷道在所經(jīng)受的不同壓力階段綜合考慮來確定該段錨索支護設(shè)計。

4 “鳥窩”錨索的應(yīng)用

4.1 “鳥窩”錨索特點

錨索有幾種不同的類型：無預(yù)應(yīng)力錨索、快裝預(yù)應(yīng)力錨索、后應(yīng)力錨索。和一般錨索相比，高預(yù)應(yīng)力“鳥窩” (其結(jié)構(gòu)如圖4) 錨索具有下列優(yōu)點：

圖4 高預(yù)應(yīng)力“鳥窩”錨索

（1）索頭保護套可以保證錨索在運輸或者安裝當(dāng)中不易出現(xiàn)散股現(xiàn)象，從而造成錨索施工中的不便。

（2）為確保錨索在孔中順利對中，通常在設(shè)計制造“鳥窩”大小時會讓其比鉆孔直徑小2mm，樹脂便可均勻分布于錨索四周，用少量的樹脂獲得較大的錨固力；同時，“鳥窩”還可對樹脂進行均勻攪拌，進而使錨索的拉拔力更大；此外，借助“鳥窩”中間的鏤空，可讓樹脂充分進入“鳥窩”內(nèi)，錨索與樹脂便可變?yōu)橐粋€整體，使錨索的拉拔力更強。

（3）布設(shè)加強管是為了更便于安裝，當(dāng)錨索接觸樹脂后，讓錨索更易進入孔內(nèi)。

（4）“鳥窩”的索具和常見的索具不同，高預(yù)應(yīng)力“鳥窩”索具提前在錨索上安裝好，減少了井下的勞動量。錨索是根據(jù)設(shè)計好的長度制造的，安裝工人無法隨意剪斷錨索。

4.2 錨索選型

在623進風(fēng)巷2#聯(lián)絡(luò)巷口、倒車硐室口、各個斷面等處優(yōu)化錨索支護參數(shù)。為了保證錨索能錨固到穩(wěn)定的煤巖層中，選用長度為12.3m的錨索?？梢罁?jù)錨索的強度大小及懸吊巖體的重量情況，采用Ф21.8mm錨索。每排四根錨索，錨索排距為800mm。為了提高錨索的支護效率和安裝方便，選用捷馬“鳥窩”后應(yīng)力錨索。

4.3 現(xiàn)場應(yīng)用效果

在巷道布置多點位移計，由支護工先在頂板鉆Φ28的鉆孔，然后把多點位移計的末端的倒刺放至預(yù)先施工好的鉆孔內(nèi)，并固定牢固，在相鄰工作面回采的過程中觀測數(shù)據(jù)變化。

圖5 圍巖深部位移監(jiān)測曲線

由圖5可知，頂板側(cè)0～3m、3～6m的圍巖最大離層17mm、6mm，進風(fēng)巷在兩相鄰綜采面回采作業(yè)中沒有出現(xiàn)顯著的頂板下沉現(xiàn)象，取得了較好的支護效果。

5 結(jié)論

（1）通過理論分析可知，623進風(fēng)巷圍巖變形破壞可分為三個階段，因各階段臨空巷道圍巖會有不同的應(yīng)力分布，巷道圍巖會出現(xiàn)不同的變形破壞方式。

（2）在硐室口、巷道斷面大及2#聯(lián)絡(luò)巷口等位置采用“錨桿+錨索+鋼帶+塑鋼網(wǎng)”的復(fù)合主動支護方案，并將原有的鋼絞線錨索替換為高預(yù)應(yīng)力“鳥窩”錨索，巷道頂板最大變形量小于22mm，可有效控制圍巖變形。