深井开采沿空掘进巷道帮部锚索加固技术

【摘 要】随着淮南地区深部矿井开采的逐渐延伸，相应的开采巷道围岩应力也不断加大。特别是沿采空区掘进的施工巷道压力显现更加明显，造成巷道两侧的煤层硬度降低，巷道内顶板及帮部松软、破碎，巷道位移量及底鼓明显，支护难度加大，给安全高效施工带来一定困难。如何更有效的支护及治理也就成为一个急需解决的问题。

【关键词】深部矿井；高地压；沿空掘进；帮部锚索

1 概述

1242（1）工作面位于丁集矿-826m水平西一采区，该工作面东以西一11-2回风大巷为界，西至西一采区边界（39462000经线西48.7m），南为已回采的1252（1）工作面（已收作），北为未回采的1232（1）工作面。该面标高-830m～-900m，地面标高+22.94m～+23.38m，总体为西高东低，煤层倾角0～6°，1242（1）运输顺槽设计长度1884m。

根据1252（1）运输顺槽、西一11-2回风大巷实见资料及地面勘探钻孔资料分析，11-2煤厚平均2.7m，呈粉末状、半亮型，夹有镜煤条带，煤层下部多含一薄层泥岩或炭质泥岩夹矸，夹矸厚0.1～0.2m。11-2煤顶板普遍发育11-3煤，11-3煤厚0.3～1.0m，平均0.5m；与11-2煤间距为0.6～5.1m，平均为0.8m，切眼东约320m向西间距逐渐变大，切眼附近间距达到5.1m。11-3煤顶板为细砂岩，局部为砂质泥岩，滑面发育。底板发育11-1煤，与11-2煤间距为2.2～2.9m。

2 深井开采沿空掘进巷道帮部锚索加固技术

2.1 巷道支护设计要求

巷道层位：跟11-2煤层或11-3煤层顶板掘进；

巷道类别：留小煤柱沿空掘巷，煤柱宽度8m；

巷道断面：宽×高=5.8×3.4=19.72m2；

掘进方法：综掘；

支护方法：锚索网支护；

2.2 巷道支护技术分析

（1）巷道埋藏深、地压大。巷道最大埋深达920m，地层压力约23MPa。巷道地层压力的增大，将不仅导致巷道围岩变形范围和变形程度增大，而且巷道围岩变形具有明显的时间效应、空间效应、易受扰动、易受冲击等深井矿压显现特点。

（2）上区段工作面收作时间短，其上覆岩层还未处于稳定。巷道南侧的1252（1）工作面收作时间不到3个月，因此其上覆岩层还未趋于稳定状态。在上覆岩层不稳定的采空区边缘掘进巷道，由于围岩应力环境复杂，不仅巷道围岩整体稳定性急剧变差，而且巷道围岩与支护体共同承载作用降低，巷道围岩塑性区及破坏范围也显著增加，巷道变形、片帮严重，支护难度加大。

（3）巷道掘进距离长、断面大。运输顺槽掘进长度1884m、断面19.72 m2，由于巷道压力大地压显现明显，以往同类型巷道掘进施工过程中及后期工作面回采均需进行多次卧底及巷修，因此对巷道的支护强度及对巷道围岩的长期稳定性要求较高。

2.3 沿空掘进巷道帮部锚索加固技术方案

（1）顶板支护

顶板采用Ф22-M24-2800mmIV级左旋锚杆专用螺纹钢超高强预拉力锚杆安装在M5（L=4800+1100）钢带上，共7组锚杆。顶部锚索（Ф22-6300mm）采用“5-5”居中布置，Ω锚索梁长4000mm。

（2）帮部支护

煤柱帮及工作面侧帮M5（L=2400+1000）钢带均采用竖直布置，每根钢带上布置5根Ф22-M24-2500mmIV级左旋锚杆专用螺纹钢超高强预拉力锚杆。

考虑到巷道一侧为沿空掘进小煤柱帮一侧为回采帮，施工中采用在小煤柱帮部布置两路横向中空注浆锚索（Φ22×4800mm），在回采帮布置两路横向加固锚索（Φ22×4300mm），上排锚索距离顶板1400mm，下排锚索距离底板700mm，配合M5钢带施工，交错布置。为便于注浆，在安装注浆锚索时，在距锚索外锚端口800mm位置加装封孔管。根据实际生产情况，帮部锚索滞后迎头不超过20m施工。

巷帮中空注浆锚索注浆压力：6～8MPa，注浆稳压时间3～5分钟；水灰比为1：2（质量比），水泥采用标号不低于P.O425的硅酸盐水泥，并按照10～12%的比例加入高强锚注专用添加剂。

由于巷道顶板、帮部压力较大，所以每隔50m，顶板安装顶板离层检测仪，定期检查顶板离层情况，离层量超过标准时，及时对顶板进行加固，以保证巷道稳定。

2.4 主要优点

实施该支护后，巷道质量有了明显的改善，优点如下：（1）巷道断面大，空间开阔，便于综掘机械设备施工；（2）由于是主动支护，同时在帮部各施工两路走向锚索，对顶板、帮部、底板均能起到加固作用，根据后期观察巷道整体变形小，减少巷修次数；（3）跟顶板施工，直接对顶板进行支护，避免了对巷道顶板岩层稳定性的破坏，减小了支护过程中掉顶、片帮的危险性；（4）后期工作面回采简单，该支护形式只需直接将帮部锚杆、锚索拆除即可，简单、安全。

1242（1）运输顺槽锚梁网支护示意图

3 结论

该支护提高了巷道围岩的强度，明显改善了巷道受地压影响造成的帮部位移、底鼓，实现巷道一次支护最大化，减少了沿空掘进巷道施工中需进行重复卧底及巷修的工作量，同时为工作面后期回采创造了便利条件。为高地压深部矿井沿空掘进巷道施工中如何有效治理巷道地压影响问题寻找到新的科学有效方法。

参考文献：

[1]李通林等.矿山岩石力学[M].重庆：重庆大学出版社，1991.

[2]钱鸣高，石平五.矿山压力与岩层控制[M].徐州：中国矿业大学出版社，2003.

[3]何满潮，袁和生，靖洪文等.中国煤矿锚杆支护理论与实践[M].北京：科学出版社，2004.

作者简介：

程晋轶（1980-），男，汉族，安徽淮南人，助理工程师。淮南矿业集团丁集矿工作。