李民族，趙利安

(1.山西霍州煤電集團(tuán)公司，山西 臨汾 031400；2.遼寧工程技術(shù)大學(xué) 礦業(yè)學(xué)院，遼寧 阜新 123000)

目前世界上主要礦業(yè)大國(guó)相繼進(jìn)入深部開(kāi)采，超過(guò)1000m的礦井已有100余座，而我國(guó)2015年全國(guó)千米深井已達(dá)80余座，并且還以每年10～25m的速度向下延伸[1]。我國(guó)中東部地區(qū)的煤炭開(kāi)采逐漸向深部、向復(fù)雜地質(zhì)構(gòu)造地區(qū)轉(zhuǎn)移，大傾角煤層的開(kāi)采比例越來(lái)越大[2]。鑒于深部?jī)A斜煤層開(kāi)采巷道壓力增加，給支護(hù)與開(kāi)采帶來(lái)了很大的困難，眾多學(xué)者進(jìn)行與之有關(guān)的研究[2-10]。劉建剛[3]等運(yùn)用理論計(jì)算和數(shù)值模擬，研究了煤層傾角和巷道形狀的變化對(duì)巷道兩幫應(yīng)力特性的影響。王野[4]對(duì)急傾斜巷道收斂變形、頂板離層等支護(hù)效果情況及錨桿(索)錨固力進(jìn)行了長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)，結(jié)果表明在急傾斜煤層賦存條件下，采用錨網(wǎng)索支護(hù)是可行的。胡少軒[5]分析了大傾角煤層巷道工程地質(zhì)特征，建立了梯形截面巷道圍巖應(yīng)力-變形分析的力學(xué)模型。王新杰等[6]對(duì)大傾角煤層巷道圍巖應(yīng)力分布和變形破壞進(jìn)行的研究表明，大傾角煤層巷道開(kāi)挖后巷道變形表現(xiàn)為非對(duì)稱性，對(duì)大傾角煤層巷道應(yīng)加強(qiáng)低幫中部、高幫煤巖交界處的支護(hù)強(qiáng)度和重視靠近低幫側(cè)的頂?shù)装逯ёo(hù)。俞家新[9]介紹了垞城煤礦采用疊加應(yīng)力技術(shù)、非對(duì)稱變形控制技術(shù)、耦合支護(hù)技術(shù)及二次支護(hù)技術(shù)對(duì)深部大傾角含水巷道進(jìn)行支護(hù)的經(jīng)驗(yàn)。包云龍，王學(xué)紅[7]，王凱[8]和李琰慶等[10]也進(jìn)行了這方面的研究。上述研究，大部分研究深部開(kāi)采或者大傾角煤層開(kāi)采兩者之一，兩者兼顧的成果還缺乏。而深部?jī)A斜煤層開(kāi)采時(shí)受地質(zhì)和工作面接續(xù)的影響，常常也會(huì)出現(xiàn)孤島工作面，盡管諸多學(xué)者如任力[11]、陳威[12]和劉會(huì)強(qiáng)[13]等在孤島面巷道支護(hù)和設(shè)計(jì)方面進(jìn)行了研究，但是深部、大傾角和孤島工作面三者同時(shí)出現(xiàn)情況的巷道支護(hù)的研究迄今為止還沒(méi)有發(fā)現(xiàn)。

1 工程背景

龐龐塔礦主采5號(hào)和9號(hào)兩層煤，目前礦井分布2個(gè)采區(qū)，其中一采區(qū)開(kāi)采5號(hào)煤，七采區(qū)開(kāi)采9號(hào)煤。龐龐塔礦5號(hào)煤層平均厚度為6.3m，煤層傾角為12°～30°。頂板為砂質(zhì)泥巖，厚度2.5m，底板為粉砂巖，厚度7.3m。5號(hào)煤強(qiáng)度在15MPa左右，根據(jù)煤礦錨噴巷道頂板穩(wěn)定性評(píng)判準(zhǔn)則，屬于Ⅳ穩(wěn)定性較差巖層。5-107孤島工作面開(kāi)采煤層埋藏深度600m左右，煤層平均厚度6.3m，平均傾角25°。一采區(qū)5-107工作面以東的5-105工作面都已回采完畢，以西的5-109工作面還剩1個(gè)月回采結(jié)束。根據(jù)采掘整體安排，需盡快開(kāi)采一采區(qū)的5號(hào)煤，準(zhǔn)備開(kāi)始掘進(jìn)5-107工作面，該面為孤島工作面，如圖1所示[14]。

5號(hào)煤回采巷道采用錨網(wǎng)索的支護(hù)形式，頂錨桿采用?22mm×2500mm屈服強(qiáng)度335MPa的左旋無(wú)縱筋螺紋鋼錨桿，幫錨桿采用?22mm×2500mm或?20mm×2000mm屈服強(qiáng)度335MPa的左旋無(wú)縱筋螺紋鋼錨桿，網(wǎng)采用12#鐵絲編織而成的菱形金屬網(wǎng)，該支護(hù)方式在埋深較大的巷道，經(jīng)常出現(xiàn)頂板和兩幫有嚴(yán)重網(wǎng)包、頂板鋼帶多處壓穿、錨桿和錨索破斷、底鼓嚴(yán)重的現(xiàn)象，巷道需要大量的刷幫起底等返修工作，嚴(yán)重影響了工作面的正常推進(jìn)。而且，5-107工作面開(kāi)采的5號(hào)煤層，煤層傾角12°～30°，厚6.3m，巷道沿煤層底板掘進(jìn)，埋深大，超過(guò)600m，且巷道受側(cè)向工作面采空產(chǎn)生的高集中應(yīng)力和動(dòng)壓影響，預(yù)計(jì)巷道支護(hù)難度非常大。迫切需要研究巷道圍巖控制技術(shù)，研發(fā)相配套的支護(hù)材料，確保巷道在服務(wù)期間不發(fā)生大變形，保障回采工作面安全、高效開(kāi)采。

圖1 5-107工作面布置

2 巷道現(xiàn)有支護(hù)存在的問(wèn)題

2.1 支護(hù)材料

2.1.1 錨桿錨索托板

錨桿配套?130mm×8mm拱形托板，錨桿托板形狀為圓形，在井下經(jīng)常出現(xiàn)錨桿托板壓翻的現(xiàn)象，導(dǎo)致錨桿的支護(hù)能力不能得到充分發(fā)揮，同時(shí)錨桿托板與螺母為線接觸，降低了預(yù)緊扭矩與預(yù)緊力的轉(zhuǎn)化效率，導(dǎo)致錨桿預(yù)緊力低。

錨索配套350mm×350mm×16mm平托板，托板尺寸過(guò)大，托板無(wú)法與調(diào)心球墊相配套，托板易剪切錨索；錨索平托板受力較小就易發(fā)生弓背現(xiàn)象，承載面積減小，制約錨索預(yù)應(yīng)力傳遞擴(kuò)散范圍。

2.1.2 錨桿強(qiáng)度不足

巷道在回采期間出現(xiàn)多處錨桿破斷的現(xiàn)象，斷口有頸縮，主要呈拉伸破壞，說(shuō)明巷道變形壓力大，錨桿的強(qiáng)度偏低，不能有效的控制巷道的變形。

2.1.3 W鋼帶

W鋼帶寬和厚為180mm×2mm，根據(jù)當(dāng)前礦用鋼帶頒布標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合井下使用情況，存在以下缺陷：①鋼帶規(guī)格不符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格為寬度為200mm、240mm、280mm三種。②鋼帶厚度過(guò)小，井下發(fā)現(xiàn)多條鋼帶出現(xiàn)撕裂破斷，說(shuō)明在巷道壓力現(xiàn)象強(qiáng)烈的巷道中使用，該厚度鋼帶強(qiáng)度嚴(yán)重不足。

2.2 技術(shù)參數(shù)方面

技術(shù)參數(shù)主要是錨桿錨索預(yù)應(yīng)力不足。原設(shè)計(jì)時(shí)，頂錨桿預(yù)緊力要求不小于200N·m，幫錨桿預(yù)緊力要求不小于180N·m。這主要存在問(wèn)題是預(yù)應(yīng)力水平相對(duì)較低，對(duì)于綜放大斷面托頂煤巷道，屬于困難支護(hù)巷道類別，要求錨桿設(shè)置預(yù)應(yīng)力水平至少達(dá)到其使用材料桿體屈服載荷的30%以上[15]。錨索使用?21.6×8300mm的7股低松弛鋼絞線，根據(jù)工程實(shí)踐，錨索預(yù)緊力設(shè)置需要根據(jù)巷道支護(hù)難度，以及使用錨索的強(qiáng)度來(lái)綜合確定。對(duì)于留頂煤大斷面煤巷而言，要求錨索預(yù)應(yīng)力至少達(dá)到極限強(qiáng)度的40%以上[16]。另外，工作面大傾角因素使得支護(hù)體受剪切力大，也亟需選用高強(qiáng)度的錨桿及附件來(lái)支護(hù)回采巷道。

3 巷道支護(hù)優(yōu)化設(shè)計(jì)

3.1 支護(hù)新材料設(shè)計(jì)

3.1.1 新型錨桿托板

新型錨桿托板選用屈服強(qiáng)度大于或等于195MPa的普板鋼材，錨桿托板整體為正方形，中部成拱形，托板的外形尺寸為150mm×150mm，厚度為10mm。新型托板被做成可調(diào)心托板，配套調(diào)心球墊，避免托板在工作過(guò)程中受到偏載的作用，降低了托板的承載能力。

3.1.2 新型錨索托板

研發(fā)的新型方形帶拱錨索托板，需符合以下加工標(biāo)準(zhǔn)：①選用屈服強(qiáng)度大于或等于235MPa的普板鋼材，托板整體為正方形，中部成拱形，托板的外形尺寸為300mm×300mm，厚度為16mm，托板承載力應(yīng)不小于與之配套索體破斷力標(biāo)準(zhǔn)值的0.9倍。②需要將托板做成可調(diào)心托板，配套調(diào)心球墊，避免托板在工作過(guò)程中受到偏載的作用，降低了托板的承載能力。

3.2 巷道支護(hù)新技術(shù)設(shè)計(jì)

針對(duì)深部?jī)A斜煤層綜放孤島面大斷面巷道支護(hù)難題，提出采用及時(shí)高預(yù)緊力、強(qiáng)力錨桿錨索、強(qiáng)護(hù)表構(gòu)件和強(qiáng)幫支護(hù)的耦合支護(hù)技術(shù)。

3.2.1 及時(shí)高預(yù)緊力支護(hù)

巷道圍巖受到開(kāi)挖破壞，圍巖應(yīng)力由三向轉(zhuǎn)化成二向，并且重新分布形成新的平衡穩(wěn)定狀態(tài)，淺部圍巖處于最不穩(wěn)定狀態(tài)，那么就需要通過(guò)具有高承載能力的錨桿，初期提供高主動(dòng)支撐力抵御或者控制淺部圍巖變形，使淺部圍巖形成自身穩(wěn)定的承載整體，進(jìn)而控制深部圍巖的變形破壞，達(dá)到控制巷道穩(wěn)定的目的[17]。

3.2.2 強(qiáng)力錨桿錨索支護(hù)

在5-109工作面和5-105工作面兩巷就已出現(xiàn)了很多錨桿破斷的情況，可以預(yù)計(jì)5-107孤島面動(dòng)壓巷道的變形壓力會(huì)遠(yuǎn)大于上述普通深部巷道，錨桿錨索的受力程度也會(huì)加大。因此，現(xiàn)有的錨桿強(qiáng)度不滿足要求，為了適應(yīng)動(dòng)壓巷道的變形情況，需要引進(jìn)延伸率和承載能力更高的?21.8mm的19股鋼絞線組成的錨索。通過(guò)引進(jìn)新型強(qiáng)力錨桿錨索，提高錨桿錨索的預(yù)緊力和支護(hù)阻力，提高巷道支護(hù)強(qiáng)度，控制巷道變形。

3.2.3 強(qiáng)護(hù)表構(gòu)件支護(hù)

單純的錨桿和錨索支護(hù)范圍有限，需要通過(guò)護(hù)表構(gòu)件把錨桿錨索的預(yù)緊力和支護(hù)阻力傳遞到更遠(yuǎn)處的圍巖中，護(hù)表構(gòu)件的強(qiáng)度和剛度在很大程度上決定錨桿錨索支護(hù)效果，深部?jī)A斜煤層綜放孤島面動(dòng)壓托頂煤大斷面巷道支護(hù)對(duì)護(hù)表構(gòu)件的要求高，如果護(hù)表構(gòu)件強(qiáng)度和剛度不足，甚至?xí)?dǎo)致整個(gè)支護(hù)系統(tǒng)失效，巷道出現(xiàn)不可控的大變形[18]。考慮深部?jī)A斜煤層孤島面動(dòng)壓巷道在掘進(jìn)時(shí)就可能出現(xiàn)圍巖松散破碎的情況，W鋼帶貼頂效果不好，采用強(qiáng)度和剛度較高，同時(shí)對(duì)圍巖條件適應(yīng)性好的W鋼護(hù)板配套寬鋼筋托梁和8#鐵絲的金屬網(wǎng)作為護(hù)表構(gòu)件。

3.2.4 強(qiáng)幫支護(hù)

煤層受動(dòng)壓影響后變得松散破碎，再加上巷道埋深大，變形持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，會(huì)導(dǎo)致幫部移近量極大，嚴(yán)重時(shí)甚至兩幫閉合。幫部移近量大進(jìn)一步導(dǎo)致巷道底鼓嚴(yán)重，幫部移近與底鼓相互促進(jìn)，巷道維護(hù)困難。因此需要加強(qiáng)巷道幫部支護(hù)體強(qiáng)度，保持幫部煤體完整性，減少幫部回縮，從而減少由于兩幫移近造成的巷道底鼓[19]。在幫部采用高強(qiáng)長(zhǎng)錨桿配套W鋼護(hù)板和寬鋼筋托梁支護(hù)，提高預(yù)緊力與支護(hù)阻力的擴(kuò)散范圍，必要時(shí)在幫部打設(shè)幫錨索，最終在錨桿支護(hù)范圍內(nèi)形成剛度較大的預(yù)應(yīng)力承載結(jié)構(gòu)，限制深部煤體的變形，減少幫部移近。

3.3 巷道支護(hù)參數(shù)

3.3.1 5-1071巷斷面支護(hù)優(yōu)化設(shè)計(jì)

5-1071巷斷面設(shè)計(jì)矩形斷面，掘進(jìn)毛寬5.2m，毛高3.6m，掘進(jìn)斷面18.72m2。頂板支護(hù)方案：頂板錨桿長(zhǎng)度增加0.1m，變?yōu)?.4m，材料改為左旋無(wú)縱筋螺紋鋼筋，鋼材屈服強(qiáng)度提高到500MPa。錨桿托板采用方形帶拱高強(qiáng)度托板，規(guī)格為150mm×150mm×10mm，拱高不低于34mm，配調(diào)心球墊和減摩墊圈。錨桿排距調(diào)整到900mm×900mm。頂板采用?16mm鋼筋焊接的寬鋼筋托梁配套W鋼護(hù)板，長(zhǎng)5050mm，寬200mm，孔間距900mm。采用?16mm鋼筋焊接的寬鋼筋托梁配套W鋼護(hù)板，長(zhǎng)5050mm，寬200mm，孔間距900mm。錨桿預(yù)緊扭矩不低于400N·m。網(wǎng)片規(guī)格：采用10#鐵絲編織的菱形金屬網(wǎng)護(hù)頂，網(wǎng)孔規(guī)格為50mm×50mm，網(wǎng)片規(guī)格為5400mm×1000 mm。

錨索材料為?21.8mm，1×19股高強(qiáng)度低松弛預(yù)應(yīng)力鋼絞線，長(zhǎng)度6.3m，鉆頭直徑為30mm，樹(shù)脂加長(zhǎng)錨固，采用一支CK2340和兩支Z2388樹(shù)脂錨固劑。錨索采用每排三根布置，排距1800mm。錨索安裝在兩排錨桿間頂板中部。用300mm×300mm×16mm拱形高強(qiáng)錨索托板，拱高不低于60mm，配調(diào)心球墊，錨索張拉預(yù)緊力為250～300kN。

巷幫支護(hù)方案為：幫錨桿桿體為22#左旋無(wú)縱筋螺紋鋼筋，鋼材屈服強(qiáng)度為500MPa，長(zhǎng)度2.4m，配高強(qiáng)度螺母。采用方形帶拱高強(qiáng)度托板，規(guī)格為150mm×150mm×10mm，拱高不低于34mm，配調(diào)心球墊和減摩墊圈。W鋼護(hù)板規(guī)格：厚度4mm，寬280mm，長(zhǎng)度450mm。采用?16mm鋼筋焊接的寬鋼筋托梁配套W鋼護(hù)板，長(zhǎng)3550mm，寬200mm，孔間距900mm。錨桿預(yù)緊扭矩：不低于400N·m。網(wǎng)片規(guī)格：采用10#鐵絲編織的菱形金屬網(wǎng)護(hù)幫，網(wǎng)孔規(guī)格為50mm×50mm，網(wǎng)片規(guī)格為3500mm×1000mm。

錨索形式和規(guī)格：錨索材料為?21.8mm，1×19股高強(qiáng)度低松弛預(yù)應(yīng)力鋼絞線，長(zhǎng)度4.3m，鉆頭直徑為30mm，樹(shù)脂加長(zhǎng)錨固，采用一支CK2340和兩支Z2388樹(shù)脂藥卷錨固。錨索布置：煤柱側(cè)幫采用每排1根布置，排距1800mm。距底板1800mm。錨索安裝在兩排錨桿中間。用300mm×300mm×16mm拱形高強(qiáng)錨索托板，拱高不低于60mm，配調(diào)心球墊。錨索張拉預(yù)緊力為200～250kN。

3.3.2 5-1072巷斷面支護(hù)優(yōu)化設(shè)計(jì)

5-1072巷斷面設(shè)計(jì)矩形斷面，掘進(jìn)毛寬4.5m，毛高3.6m，掘進(jìn)斷面16.2m2。頂板支護(hù)方案為：頂板錨桿桿體為22#左旋無(wú)縱筋螺紋鋼筋，長(zhǎng)度2.4m，鋼材屈服強(qiáng)度為500MPa，配高強(qiáng)度螺母。托板采用拱型高強(qiáng)度托板，規(guī)格為150mm×150mm×10mm，拱高不低于34mm，配調(diào)心球墊和減摩墊圈。采用單體錨桿配W鋼護(hù)板，規(guī)格為厚度4mm，寬280mm，長(zhǎng)度450mm。錨桿排距調(diào)整到1000mm×1000mm。錨桿預(yù)緊扭矩不低于400N·m。錨索錨索材料為?21.8mm，1×19股高強(qiáng)度低松弛預(yù)應(yīng)力鋼絞線，長(zhǎng)度6.3m，鉆頭直徑為30mm，樹(shù)脂加長(zhǎng)錨固，采用一支CK2340和兩支Z2388樹(shù)脂錨固劑。錨索采用“二·一·二”布置，排距2000mm。用300mm×300mm×16mm拱形高強(qiáng)錨索托板，拱高不低于60mm，配調(diào)心球墊，錨索張拉預(yù)緊力250～300kN。

2巷幫支護(hù)：錨桿桿體為22#左旋無(wú)縱筋螺紋鋼筋，鋼材屈服強(qiáng)度為500MPa，長(zhǎng)度2.4m，桿尾螺紋為M24，螺紋長(zhǎng)度150mm，配高強(qiáng)度螺母。錨固方式為樹(shù)脂端部錨固。錨桿托板采用拱型高強(qiáng)度托板，規(guī)格為150mm×150mm×10mm，拱高不低于34mm，配調(diào)心球墊和減摩墊圈。W鋼護(hù)板規(guī)格：厚度4mm，寬280mm，長(zhǎng)度450mm。錨桿間排距1000mm×1000mm。錨桿預(yù)緊扭矩不低于400N·m。

4 支護(hù)優(yōu)化礦壓監(jiān)測(cè)及分析

4.1 5-1072巷礦壓監(jiān)測(cè)及分析

為驗(yàn)證支護(hù)設(shè)計(jì)的科學(xué)合理性，以及為支護(hù)設(shè)計(jì)修正與優(yōu)化提供依據(jù)，在5-1072巷設(shè)置了礦壓綜合監(jiān)測(cè)測(cè)站，包括巷道表面位移、頂板離層、錨桿及錨索受力。錨桿測(cè)力計(jì)編號(hào)從右?guī)汀㈨敯逯磷髱鸵来螢?#、2#、3#…9#，共安裝9組，錨索測(cè)力計(jì)編號(hào)為索A和索B，共安裝2組，如圖2所示。

圖2 5-1072巷錨桿錨索測(cè)力計(jì)布置(掘進(jìn)方向)

5-1072巷掘進(jìn)期間錨桿錨索受力監(jiān)測(cè)結(jié)果如圖3所示。由圖3可知，兩幫錨桿工作載荷隨著遠(yuǎn)離掘進(jìn)面而呈現(xiàn)增長(zhǎng)的趨勢(shì)，在距迎頭較近范圍(50m內(nèi))呈增大趨勢(shì)，掘進(jìn)超過(guò)50m后錨桿工作載荷由微小增幅到穩(wěn)定狀態(tài)，距迎頭120m時(shí)分別增加到102.58kN、167.16kN、152.65kN、168.22kN，分別占桿體屈服載荷的54%、88%、80%、89%。巷道右?guī)蜕喜績(jī)筛^桿初始工作載荷分別為90.55kN和89.55kN，占桿體屈服載荷的47%；左幫上部?jī)筛^桿初始工作載荷分別為92.41kN和104.89kN，占桿體屈服載荷的49%和55%。副巷兩幫4根平均錨桿初始預(yù)應(yīng)力達(dá)到了桿體屈服的50%，實(shí)現(xiàn)了高預(yù)應(yīng)力主動(dòng)支護(hù)。圖中顯示，頂錨桿的預(yù)緊力在40kN左右，錨桿工作載荷隨著遠(yuǎn)離掘進(jìn)工作面位置呈逐漸增大的趨勢(shì)，在距掘進(jìn)迎頭較近范圍(50m內(nèi))表現(xiàn)出穩(wěn)中有升的特征，超過(guò)50m之后錨桿受力逐步由微小增幅到趨于穩(wěn)定狀態(tài)，至掘進(jìn)面100m位置，增加至100kN左右。

圖3 5-1072巷掘進(jìn)期間錨桿錨索受力監(jiān)測(cè)結(jié)果

錨索A和5#、4#錨桿掘進(jìn)受力突變的原因是巷道頂板巖層在重力作用下發(fā)生移動(dòng)和變形，產(chǎn)生較大的離層，引起了錨桿錨索受力突然增大。

受到臨近采空側(cè)支承壓力的影響，巷道兩幫礦壓現(xiàn)象尤為突出，從錨桿工作阻力檢測(cè)數(shù)據(jù)也證實(shí)了理論分析的正確性，對(duì)于受到強(qiáng)烈動(dòng)壓作用的巷道，特別加強(qiáng)兩幫的支護(hù)強(qiáng)度至關(guān)重要。副巷采用高預(yù)應(yīng)力強(qiáng)力支護(hù)有效控制了兩幫圍巖的活動(dòng)，確保了巷道整體的穩(wěn)定。

頂板兩個(gè)錨索的預(yù)緊力分別為94kN和124kN，錨索受力也隨著遠(yuǎn)離掘進(jìn)工作面而呈增大的發(fā)展趨勢(shì)，在距測(cè)站50m范圍，錨索受力呈較大增幅然后漸漸呈緩慢增長(zhǎng)事態(tài)，超過(guò)50m后呈微幅增長(zhǎng)特征，距掘進(jìn)迎頭120m位置，錨索工作阻力分別為293kN和248kN，距掘進(jìn)工作面240m時(shí)錨索受力基本保持穩(wěn)定，在300kN左右。

在5-1072巷距開(kāi)口300m、350m、410m、500m設(shè)置4個(gè)表面位移監(jiān)測(cè)測(cè)站，分別編號(hào)為1#、2#、3#、4#，如圖4所示，隨著掘進(jìn)時(shí)間推移兩幫保持穩(wěn)定狀態(tài)，這說(shuō)明5-1072巷優(yōu)化設(shè)計(jì)后，巷道兩幫沒(méi)有變形，表明支護(hù)效果良好。

圖4 5-1072兩幫移近量

4.2 5-1071巷礦壓監(jiān)測(cè)及分析

5-1071巷共安裝8個(gè)錨桿測(cè)力計(jì)和5個(gè)錨索測(cè)力計(jì)，測(cè)點(diǎn)布置如圖5所示，監(jiān)測(cè)結(jié)果如圖6所示。

圖5 5-1071巷掘進(jìn)方向錨桿錨索測(cè)力計(jì)布置(mm)

圖6 5-1071巷掘進(jìn)期間錨桿錨索受力監(jiān)測(cè)結(jié)果

由圖6可知，5根頂錨桿(圖中D1～D5)預(yù)緊后1根預(yù)緊力為75kN，另4根為38kN～47kN，測(cè)站安裝5d之內(nèi)(掘進(jìn)40m)左右，頂錨桿受力持續(xù)增加，頂錨桿受力均達(dá)在60kN以上，兩根超過(guò)130kN，之后保持穩(wěn)定。3根幫錨桿(ZB1，YB1和YB2)預(yù)緊后初始受力為60kN、77kN和82kN，測(cè)站安裝5d之內(nèi)(掘進(jìn)40m)左右，幫錨桿受力均超過(guò)80kN，之后幫錨桿受力基本平穩(wěn)。

頂錨索和幫錨索預(yù)緊后初始受力在94～110kN，從錨索受力來(lái)看，安裝后第二天錨索受力急劇增加，隨后受力不再明顯增加。5根錨索終受力3根在200kN以上，1根在190kN，另有一根在130kN，從分布來(lái)看，頂錨索受力明顯大于幫錨索。

由于5-1071巷中間400m巷段成型欠佳，在該巷段安裝多處巷道兩幫移近測(cè)站，監(jiān)測(cè)結(jié)果如圖7所示。由圖7可知，巷道兩幫移近量在390～480mm，掘進(jìn)頭推過(guò)15d之內(nèi)兩幫移近急劇增加，15d之后仍有增加，30d之后巷道變形仍在增加，但變形速度明顯降低。動(dòng)壓影響巷道變形持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，長(zhǎng)時(shí)間得不到穩(wěn)定。

圖7 5-1071巷兩幫移近曲線

巷道離層監(jiān)測(cè)顯示，巷內(nèi)最大頂板離層量最大為38mm，大部分離層監(jiān)測(cè)均大于30mm，由于頂板為煤層，受動(dòng)壓影響較為破碎不易成型，所以離層值普遍較大。局部巷道底鼓量在400～500mm之間。

掘進(jìn)過(guò)程中，巷道現(xiàn)場(chǎng)支護(hù)及變形實(shí)際情況相較于過(guò)去5#煤回采巷道的錨網(wǎng)索的支護(hù)形式，新支護(hù)方式未出現(xiàn)以往的頂板和兩幫嚴(yán)重網(wǎng)包、頂板鋼帶多處壓穿、錨桿和錨索破斷、底鼓嚴(yán)重等現(xiàn)象，巷道也無(wú)需進(jìn)行大量的刷幫起底等返修工作。巷道的主要變形發(fā)生在頂幫夾角處，巷道圍巖表面整體變形處于可控范圍之內(nèi)。

在地質(zhì)條件正常地段，由于5-107工作面兩巷支護(hù)效果較好，回采期間超前影響段巷道變形量不大。同時(shí)，由于有超前支架的支護(hù)作用，巷道變形主要表現(xiàn)為底鼓，底鼓量在600mm左右，在超前工作面70m位置頂板和幫部開(kāi)始出現(xiàn)變形，巷道變形量增加緩慢，在超前工作面20m處頂板下沉量為160mm，在回采面位置兩幫移近量在400mm左右，巷道支護(hù)效果較好，滿足了工作面正常回采的需求。

5 結(jié) 論

1)研發(fā)尺寸為150mm×150mm×10mm的高強(qiáng)度方形帶拱錨桿托板和尺寸為300mm×300mm×16mm的高強(qiáng)度方形帶拱錨索托板，分別與?22mm的屈服強(qiáng)度500MPa螺紋鋼錨桿和?21.8mm19股錨索配套，有利于提高錨桿錨索的預(yù)緊力，提高錨桿錨索主動(dòng)支護(hù)圍巖的能力，有利于實(shí)現(xiàn)錨桿錨索要施加高預(yù)緊力的目標(biāo)。

2)提出深部?jī)A斜煤層綜放孤島面高應(yīng)力集中區(qū)動(dòng)壓托頂煤大斷面巷道成套支護(hù)技術(shù)：及時(shí)高預(yù)緊力、強(qiáng)力錨桿錨索、強(qiáng)護(hù)表構(gòu)件和強(qiáng)幫支護(hù)的耦合支護(hù)技術(shù)。

3)確定了5-1071巷和5-1072巷巷道支護(hù)參數(shù)，并進(jìn)行了兩巷礦壓監(jiān)測(cè)及分析，結(jié)果表明：巷道變形較小，優(yōu)化設(shè)計(jì)后巷道圍巖表面整體變形處于可控范圍之內(nèi)。