巷道錨桿（索）讓壓支護技術研究

趙 飛

（山西煤炭運銷集團首陽煤業有限公司，山西 晉城 048400）

我國煤炭資源的開采大都采用地下開采的方式。在地下開采中[1-2]，頂板的穩定直接影響井下作業的安全和整個礦井的經濟效益，必須采取合理的支護方式。當圍巖應力較高時，需對錨桿（索）支護技術進行改進，因此研究錨（索）讓壓支護技術具有重要意義[3-5]。

1 工程概況

山西煤炭運銷集團首陽煤業有限公司15203 工作面開采15#煤層，進風順槽凈寬5.0 m，凈高4.0 m。15203 工作面進風順槽圍巖狀態雖較好，但其所受地應力較大，回風順槽原支護方案采用普通錨桿、普通錨索和金屬網進行支護，在工作面推進過程中，發現錨桿和錨索出現拉斷現象，威脅工作面作業安全。

2 錨桿讓壓支護作用機理分析

錨桿（索）支護技術雖然取得了一些成就，改善了巷道圍巖的受力狀態，但當圍巖處于高應力狀態下時，一些錨桿（索）出現拉斷破壞現象，且地應力越大破壞現象越嚴重。根據支護作用理論，支護的最佳時機是圍巖產生一定的變形之后，此時圍巖的一部分應力狀態得到釋放，支護后也可及時控制變形繼續發展，達到較為經濟的支護效果，由此產生了錨桿（索）讓壓支護技術。

錨桿（索）讓壓支護作用原理是在錨桿（索）上安裝讓壓裝置，使錨桿（索）可適應圍巖的大變形，保證錨桿（索）不被拉斷。當圍巖變形過大時，錨桿（索）又提供可靠的支護阻力，大大改善圍巖和支護結構的相互作用狀態。讓壓支護起到減震作用，巷道處于高應力狀態時，圍巖內積蓄大量的能量，可產生沖擊地壓和巖爆，威脅工作面的安全生產。錨桿（索）讓壓支護可吸收一部分震動能量，削弱沖擊波的破壞能力，減少支護結構本身和工作面受沖擊波的影響程度，保證作業人員的安全。在錨桿（索）讓壓支護的作用下，巷道圍巖可形成三道抗沖擊防線，如圖1所示，分別是深部圍巖的塑性變形耗能、松散圍巖的吸波耗能和支護結構的讓壓耗能。

圖1 讓壓支護抗震作用原理

3 支護方案

3.1 支護設計

采用圍巖分類指標對15203 工作面進風順槽的圍巖進行分類，分類結果為II ～III 級中等穩定圍巖。但15203 工作面進風順槽地應力較大，為達到較為經濟的支護效果，決定在15203 工作面進風順槽采用“讓壓錨桿+讓壓錨索+金屬網”的讓壓支護技術。按照巷道圍巖支護技術規范，并結合錨桿（索）讓壓支護技術原理，綜合理論計算法、以巷道圍巖穩定性分類為基礎的工程類比法和以地質力學條件為基礎的數值計算法，對15203 工作面進風順槽支護參數進行設計，設計后支護斷面圖如圖2 所示，支護具體參數如下。

（1）錨桿

頂錨采用Ф20 mm×2400 mm 左旋螺紋鋼讓壓金屬錨桿，幫錨采用Ф20 mm×2400 mm 金屬錨桿和玻璃鋼錨桿，頂錨與幫錨鉆孔深度均為2350 mm，頂錨間排距1200 mm×1200 mm，幫錨間排距1200 mm×1200 mm，錨桿托盤采用150 mm×150 mm×8 mm 的穹形托盤。

（2）錨索

錨索布置在巷道頂板，采用Ф17.8 mm×6300 mm 的讓壓錨索，錨固深度為6100 mm，外露長度為200 mm，錨索托盤采用300 mm×300 mm×16 mm 的鋼板托盤。

（3）金屬網

頂網與幫網網孔規格分別為50 mm×50 mm 和100 mm×100 mm，金屬網之間采用16#鉛絲連接。

（4）支護注意事項

在巷道交叉點等位置可依據現場情況縮小錨桿間排距，以確保安全。可依據直接頂厚度和破碎程度確定支護方案，當直接頂厚度＞5.0 m 且頂板完整時，采用上述支護方案；當直接頂厚度＜5.0 m 時，縮小頂板錨桿（索）間排距，錨桿間排距＜1000 mm，錨索排距＜3000 mm（實際工作中，具體支護參數需根據地質條件采用理論計算法進行確定）；當直接頂厚度＜5.0 m 且頂板破碎或遇斷層等地質構造段時，在上述基礎上，局部噴射混凝土密閉圍巖或采用棚式支護。

圖2 工作面進風順槽支護斷面圖

3.2 支護效果評價

在15203 工作面進風順槽掘進時，每隔50 m 布置監測傳感器對頂板離層量進行監測，共布置20 臺。

圖3 工作面進風順槽頂板離層量

選取8 個監測站的離層量監測數據對15203 工作面進風順槽的離層量進行綜合評價，如圖3 所示。工作面頂板離層量控制在22～29 mm 之間，雖有一定的離層現象，但最大離層量控制在29 mm 左右，且隨工作面的推進離層量逐漸趨于穩定。可見，15203 工作面進風順槽采用“錨桿+錨索+金屬網”的讓壓支護技術取得了較好的支護效果。

4 結 論

針對15203 工作面進風順槽地應力較大的問題，提出采用“讓壓錨桿+讓壓錨索+金屬網”的支護技術。通過監測15203 工作面進風順槽頂板離層量，最大離層量控制在29 mm 左右，所采用的支護方案取得了較好的支護效果。