關于礦壓應力帶錨梁網索聯合支護的探討

摘要：沛城煤礦7379材料巷在采空區、構造帶等礦壓應力區，具有復雜的地質條件，巷道煤炮較頻繁，造成掉頂、片幫、托盤崩盤、頂板破碎，出現兜網巷道變形，巷道支護問題日益突出。文章以7379材料巷為研究對象，分析了礦壓應力帶圍巖變形特征，嘗試了礦壓應力帶錨桿強化支護技術，通過實踐，所采取的支護參數有效地控制了圍巖的變形，滿足了礦井安全生產的要求。

關鍵詞：礦壓應力帶；錨梁網索；圍巖變形特征；強化支護

中圖分類號：TD353 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2012）28-0124-02

沛城煤礦生產能力30萬t/a，井田呈單斜構造，煤層賦存標高-1000～-175m，煤層平均傾角36°，井田范圍斷層發育，對掘進回采十分不利。目前東翼回采已基本結束，三七采區為礦井主采區，并且此采區的8個工作面已回采6個，采區服務年限基本趨于尾聲，礦井接續緊張，找煤工作已迫在眉睫。為了緩解接續緊張，沛城煤礦決定開采放棄的7379工作面。

1 工程地質條件

7379材料巷位于三七采區，布置在煤層中跟底板掘進，煤層厚度在3.0～5.2m之間，平均厚約4.1m，受火成巖侵蝕影響，厚度變化較大；頂板為2.2m粉砂巖、中砂巖；底板為粉砂巖、砂巖。煤該巷水平標高-800～-788m；上部為7377工作面采空區，東部為7378探煤巷。施工中將遇到兩個斜交斷層，將從7377運輸巷繞道下部穿過，根據采區其他掘進巷道及回采工作面礦壓觀測資料分析，該區域地壓明顯，如圖1所示。

2 巷道支護的技術難點與支護方案

2.1 技術難點

2.1.1 巷道掘進40m，后部巷道變形量較大，礦壓顯現較明顯，主要表現在：煤炮較頻繁，造成掉頂、片幫、托盤崩盤；巷道變形，頂幫向巷道空間移近，造成斷面尺寸縮小、達不到設計要求；頂板破碎，出現兜網、梯梁扭曲變形甚至掉頂。給安全造成威脅，常規的錨網不能滿足支護強度的

要求。

2.1.2 掘進過程中遇到兩條對巷道支護影響較大的斷層，巷道未擺脫斷層裂隙發育帶和斷層構造帶的影響，對巷道穩定性和維護極為不利。

2.1.3 巷道上部距三七-800探煤車場較近，空間距離影響了錨桿支護的組合梁作用和加固拱作用，受掘進影響，破壞了原有的應力平穩區。

2.2 支護對策

通常錨網支護巷道依支護設計按一定的間排距布置錨桿、索，但在地質條件變化，壓力顯現變化較大時，原支護的錨固力得不到保證，不能滿足安全的要求。

高強度、高預應力錨梁網索聯合支護是通過對地壓、巖性、地質構造等地質力學評估確定錨桿、錨索規格及支護參數，使巷道圍巖與支護體在強度、鋼度、結構上實現支護的整體性和一體化，達到穩定的目的。

2.2.1 高預應力，可以顯著改善巷道開挖后圍巖的應力狀態，通過高預應力錨索對圍巖提供約束力，擠壓和壓密頂板巖層中的層理、節理裂隙等不連續面，增加其抗剪能力，使原先受拉、受剪區域減弱或消除，使圍巖由兩向受力狀態變為三向受力狀態，從而提高圍巖的整體強度。

2.2.2 構造帶、壓力區、采動影響區是巷道變形嚴重、支護受破壞的主要地點，而在巷道同一斷面，肩部是應力集中且易破壞部位，因此對以上薄弱地點加強支護，以達到整體支護的平穩。

3 錨梁網索支護設計

（1）原設計中采用直墻半圓拱型，毛斷面6.44m2，毛高2.6m、毛寬2.8m；拱部布置5根、兩幫各布置2根螺紋鋼錨桿。間排距為800～850mm。由于原有支護不能滿足要求，加上巷道壓力大，對錨桿、索支護材料的品種、型號、規格尺寸要求較高。為適應礦壓變化要求，適當調整錨桿、索規格。拱形斷面能很好地將頂部受力向兩幫分解，從而降低巷道的破壞作用，故原斷面形狀不變。頂錨桿長度由2.0m改為2.2m；幫錨桿長度由1.8m改為2.0m。增加錨桿長度等于增加了錨桿的延伸量和錨固深度，錨桿支護的加固拱作用和抗變形能力得以提高。

（2）合理確定錨桿、索的間排距。拱部肩窩處受力較明顯，且變形量較大，適當減小兩肩窩處的錨桿間距，由850mm改為600mm；錨索間距改為3m；底腳錨桿距底板不得超過200mm。

（3）在施工過程中，對巷道圍巖變化進行及時觀測，包括變形量、變形速度、錨桿受力變化等。進一步判斷是否需要采取加強支護的措施。如果變形量較大、可考慮滯后噴漿加固方式，及時封裝巷道周圍的煤體。

4 支護效果

7379材料巷施工至今180d的時間，通過不斷觀察發現巷底板移近量等各項指標均能滿足正常使用，說明在采用錨梁網索聯合支護下，圍巖控制效果較好。

5 結語

由于礦井受地質條件所限，火侵、斷層較多，煤炭資源逐漸萎縮，采區逐漸向深水平延伸，掘進巷道多布置在斷層帶、應力集中區，巷道空間位置復雜，單純依靠常規支護難以解決巷道受壓變形問題。通過7379材料巷錨網梁索掘進施工實踐證明，采用上述對策基本能滿足礦壓應力帶巷道支護要求，施工簡單、安全可靠，且能節約大量的巷道維護費用，切實可靠。

參考文獻

[1] 荊升國.高應力破碎軟巖巷道棚-索協同支護圍巖控制機理研究[D].中國礦業大學，2009.

[2] 康紅普，王金華，等.煤巷錨桿支護理論與成套技術

[M].北京：煤炭工業出版社，2007.

作者簡介：李厚領（1975-），男，江蘇徐州人，供職于華潤天能徐州煤電有限公司沛城煤礦，研究方向：采礦工程。

（責任編輯：秦遜玉）