高預應力錨網索支護技術在回采巷道中的應用

李 翔

（汾西礦業集團兩渡煤業，山西 靈石 030600）

引言

通過高應力錨網支護技術的應用，可以充分實現對煤礦巷道圍巖結構的主動性支護效果，有效防止煤礦巷道產生嚴重的收縮變形問題。針對我國某地區一處煤礦開采工作展開分析和研究，該煤礦巷道在支護工的過程中，通過使用普通的錨網索進行支護，因為受到采空區域所產生的側向壓力的影響，同時開采工作面超前支護結構壓力過大，造成煤礦巷道出現比較明顯的變形問題，對整個煤礦開采工作的順利進行造成了嚴重的影響。因此，通過使用普通的錨索支護方法，無法實現對煤礦巷道的全面支護工作要求。而使用高預應力錨網索支護技術，可有效解決以往支護工作中存在的缺陷和不足。

1 回采巷道原有支護工作方案分析

在本次研究工作當中，回采巷道原有的支護結構采用的是普通錨網索支護方式，回采巷道過斷層結構部分通過“U”形鋼銅支架結構來進行支撐，原有的支護工作方案當中，頂錨桿使用的是20 mm×2 500 mm的螺紋鋼錨桿來進行支撐，頂錨鎖結構使用的是21.5 mm×5 700 mm的鋼絞繩，巷道邊部模塊使用的是18 mm×2 000 mm的數值錨桿，側面所使用的是15.5 mm×4 500 mm的鋼腳繩，頂錨桿和幫錨桿之間的間距大小為900 mm，其中幫錨索網設置在采空區域的側圍柱部分，頂板和兩幫所鋪設的金屬網規格大小為2 400 mm×1 100 mm的菱形網結構。

根據巷道回臺支護工作經驗分析可以看出，傳統所使用的普通錨網支護工作效果，無法有效滿足回采巷道的斷面工作要求，同時煤礦巷道兩邊的收縮變形問題比較明顯，尤其是針對斷層部分所產生的巷道吊頂問題更加明顯，局部支護結構穩定性有所不足，因此直接影響到整個煤礦開采工作面的安全性和穩定性。回采巷道所產生的收縮變形問題，主要表現在兩幫收縮和底部凸起的形式，局部區域會出現比較明顯的頂板下沉現象，同時在回采工作過程中回采巷道收縮總量可以達到1 050 mm，底部的突起量最大可以達到650 mm。整體而言，整個回采巷道的構造帶附近區域產生的不穩定性現象比較明顯，根據工作人員的進一步勘查分析可以看出，通過普通的錨網索支護工作方法，在整個煤層結構和頂板交界位置的支護安全性也有所不足，形成整個支護體系產生明顯的失效現象，并且頂板的暴露傾向性更加明顯，很容易影響到回采工作面的正常開采工作，如果沒有及時進行加固處理會造成更加嚴重的安全事故。

2 高預應力錨網索支護技術的具體應用

2.1 高預應力支護理論分析

在回采巷道支護工作過程中，通過預應力支護施工主要指的是將錨索的一端直接錨固在巖石結構當中，然后在自由端進行張拉，回采巷道當中存在的一些不穩定性巖石條件進行加壓加固處理。通過高預應力支護施工要求，對巖石結構所施加的預應力不能低于300 kN，屬于一種主動支護工作方法。在高預應力作用條件下，圍巖結構會產生強大的壓縮力作用，可以進一步提高圍巖結構的整體性以及承載能力，同時還可以有效控制煤礦巷道圍巖結構出現的早期變形以及頂板離層問題[1-2]。通過預應力錨索支護施工技術的有效應用，可以保證支護結構可以和圍巖結構之間形成完整的復合體，提高支護巖體結構的抗剪切能力和抗拉能力，防止采空區域所生成的側向壓力對回采巷道的結構穩定性產生不良影響，以提高回采巷道的工作安全性。

2.2 高預應力錨網索支護方案的分析

通過對本次回采巷道煤層原支護施工方法所產生的巷道變形問題進行分析和研究，工作人員認為通過合理選擇回采巷道的支護工作方法，是提高巷道結構穩定性的有效方式。充分考慮到本次回采工作面煤層結構的特性情況，巷道構造因素影響煤礦厚度以及煤礦巷道斷面要求等，決定在該煤礦開采工作當中，針對回采巷道使用高預應力錨網索進行支護，以此來有效提高回采巷道結構的安全性和穩定性。

在頂板支護工作過程中，頂部錨桿選用的是20 mm×2 000 mm的高強度鋼筋螺紋鋼桿結構，鋼托盤的規格大小為150 mm×150 mm×10 mm，錨桿的排間距大小設定為950 mm×900 mm 每一根錨桿使用MSK2380型錨固劑對其進行加固處理，同時使用21.5 mm×6 500 mm的鋼絞線材料。鋼托盤規格為300 mm×300 mm×15 mm，錨索的排間距設定為900 mm，同時每兩排設置4 根錨索，分別根據不同的錨孔位置來進行加固處理，頂網部分使用的是2 100 mm×1 000 mm 鋼筋網結構，每排共設置出兩片呈橫向鋪設。

回采巷道兩幫位置支護工作使用的是20 mm×2 000 mm的高強度螺旋鋼錨桿材料，托盤規格和頂部錨桿規格保持相同，錨桿之間的排間距大小設定為800 mm×900 mm，其中頂角錨桿距離頂板位置為350 mm 和水平方向呈25°角。錨固力大小不能低于75 kN。錨索之間的排間距設置為900 mm×1 600 mm，錨固方法和頂部錨索加固方法保持相同，預應力大小不能小于300 kN。

2.3 支護工作效果分析

通過使用高預應力錨網支護技術，整體的支護部的效果非常明顯。通過實際勘察工作發現，煤礦巷道收縮變形量超過75%以上，出現在回采工作面的超前段，因此在該回采工作面的回風巷道，距離開采場100 m 范圍之內設置出十字交叉測量點，可以對煤礦巷道的圍巖結構變形情況進行實時性觀測，相關工作人員通過實際觀測工作結果分析可以得出，隨著回采工作的進一步推進，頂板底部累計收縮變形量達到了228 mm，設計高度達到了7.5%，同時頂板底板位置的收縮變形量，主要出現在開采場前方的25 m 范圍之內，大約占到總收縮變形量的83%左右，兩側位置的累計收縮變形量為540 mm。收縮量達到設計尺寸的10.5%，幫收斂變形問題主要發生在開采場前方的30 m 范圍之內，為了充分了解回采巷道頂板內部的整體情況，在采場前方區域50 m 范圍之內，向頂板位置進行打孔勘察。通過勘查工作結果可以得出，頂板距離頂煤層和頂板交接位置，離層量最大為12 mm，平均大小為4.3 mm，離層情況并不是非常明顯。由此可以看出，在本次回采巷道當中，通過高預應力錨網索支護工作方法，可以進一步提高巷道支護結構的整體穩定性，巷道變形量和頂板的離層量相對較小，可以充分滿足煤礦開采工作面的實際要求。

3 結語

在煤礦開采工作過程中，由于以往的煤礦巷道支護施工技術在應用過程中存在一定的技術缺陷和不足，經常會造成煤礦巷道局部支撐穩定性不足[3]，對煤礦巷道的結構安全性造成了嚴重的影響。高預應力錨網索支護技術在回采巷道的支護工作中表現出了非常明顯的優勢，可以全面提高回采巷道結構的安全性。