松軟煤層中巷道幫部錨索支護參數優化應用

霍應博

陜西郭家河煤業有限責任公司 陜西 寶雞 721505

1 1309工作面布置區域地質情況

1309工 作面走向長2450 m，傾斜長235 m，采煤方法為綜采放頂煤；工作面南側為未開采區，北側為1307綜放工作面采空區，西側為1301綜放工作面采空區。工作面布置區域的3#煤層為特厚煤層，賦存較為穩定，平均厚度11.7 m；該面地質構造較簡單，沿巷道掘進方向有五個褶曲，褶曲最大幅度80 m，煤層傾角0°～14°；煤層直接頂板為炭質泥巖，老頂為粗、細砂巖且最厚達4.61 m，底板為砂質泥巖，遇水易變軟。

2 掘進工作面支護和來壓破壞情況

2.1 1309工作面回風順槽原設計支護方式 1309回風順槽巷道斷面為矩形斷面，巷道掘進寬度為5.5 m，掘進高度為4.0 m，掘進斷面面積為22 m2，采用錨網索梁聯合支護方式。巷道采用φ22×2400mm左旋無縱筋等強錨桿，錨桿間排距為850×850 mm，錨桿與巷道輪廓線垂直，每根錨桿使用1支MSCK－Z2370型的樹脂錨固劑；巷道頂板錨索采用φ18.9×8300 mm低松弛預應力鋼絞線，錨索間排距為1100×1700 mm，每根錨索使用1支MSCK2370型和1支MSK2370型的樹脂錨固劑；巷道全斷面鋪設2000×1100 mm鍍鋅菱形網，網間搭接寬度為100－200 mm，采用“自連自”的方式連接，連接間距為200 mm；巷道全斷面鋪設采用φ12圓鋼加工制成的鋼帶梁。

2.2 掘進時來壓和巷道破壞情況 1309工作面回風順槽掘進時煤爆頻繁，來壓使巷道兩幫移近量明顯、頂板出現離層、底板大面積鼓起及部分地段底板開裂等現象；肩窩鍍鋅菱形網開裂和鋼帶梁端頭崩斷，頂板及肩窩部分錨桿崩斷，給巷道無軌膠輪車運輸、設備安裝造成隱患，對作業人員構成嚴重的安全威脅。

因此，為保證工作面掘進期間的安全，郭家河煤礦進行了大量的研究和實踐，并對現有支護方式和支護參數進行改進，以提高工作面支護強度，有效防范礦壓對掘進工作面的運輸、設備安裝及生產人員造成的安全威脅。

3 改進優化后幫部支護方案

根據試驗，巷道幫部采用錨索錨桿相結合的支護方式，在原支護的巷道幫部每排打設2根4.3 m的錨索，間排距1700×1600 mm，垂直巷道幫部。原使用錨桿的錨固長度僅為0.7 m，達不到支護要求。現設計選用φ18.9×4300mm低松弛預應力錨索，錨固在較為穩定的煤層中，將松動的圍巖拉在一起，成為一個具有自承能力的整體結構。

4 優化前后的效果對比

在1309回風順槽支護參數優化前和優化后的巷道內分別布設觀測點，每周安排專人對測點數據采集一次，通過所采集的數據計算得知：支護參數優化前每周巷道幫部的移近量為45 mm，優化后每周巷道幫部移近量為15 mm，從而大大減少了巷道的維修量。

5 結論

5.1 錨索與幫部錨桿相結合的支護方式，采用性能優越的低松弛預應力鋼絞線支護材料。錨索對圍巖松動區實施有效支護，恢復和提高破裂圍巖的強度；錨索深入煤層內部，可以傳遞較大的拉應力。錨索、錨桿可以有效互補，聯合支護，形成具有較高承載能力和可塑性的錨固層，加強了巷道支護的安全可靠性。

5.2 煤巷支護方式改進后，顯著改善了巷道圍巖受力狀況，有效控制了礦壓顯現情況下巷道兩幫移近量，提高了支護效果，保持了圍巖的完整性與穩定性。在1309回風順槽剩余巷道掘進過程中，特別在礦壓顯現頻繁區域，巷道兩幫變形量很小，極大地減少維修量，降低了巷道維護費用，確保了掘進期間安全生產，保障了職工的人身安全。