高预应力复合主动支护在孤岛工作面顺槽中的应用

李亚斌 赵 群

（陕西陕煤黄陵矿业有限公司一号煤矿,陕西 延安 727307 ）

高预应力复合主动支护系统是以高强度钢绞线、T型钢带、锁具、高强度预应力锚杆、塑钢网、高强度锚杆托板和锚固剂组成的主动复合支护系统。该支护系统依靠锚索锚固于巷道顶板深部稳固的岩层中，不易受采掘活动扰动的影响，将顶板整合在一起形成稳固的承载基础。该系统能够有效改变巷道围岩的受力状态，利用岩石怕拉抗压的特性，降低岩体拉应力，增加岩体多轴压应力，提高岩体的强度和抗变形破坏性能[1-2]。超高预应力锚杆与锚索联合支护形成的有效压应力区覆盖了锚杆锚固区内和锚索自由段长度范围内的大部分区域，连接、叠加成一个主动支护区，形成以锚索为骨架、锚杆为连续带的骨架网状结构，对锚杆、锚索之间围岩的主动支护作用非常明显[3]。

1 工程概况

625工作面距切眼770m范围内位于623采空区和1001采空区之间，属于孤岛工作面，625进风顺槽和625回风顺槽属于孤岛顺槽。625工作面煤层平均厚度2.5m左右，结构简单，属于稳定煤层，内生裂隙发育；夹矸为黑色泥岩。基本顶为中粒砂岩和细粒砂岩互层，厚度9～12.68m，平均厚度11.08m，中部夹泥岩包裹体，含植物化石碎片。直接顶为粉砂岩和泥岩，厚度5.65～8.84m，平均厚度7.26m。底板为泥岩，厚度0.8～5.4m，平均厚度3.3m，遇水易膨胀。

2 支护方案

625孤岛顺槽顶板采用锚杆+T180型钢带+塑钢网联合支护，锚杆规格：Ф20×2500mm左旋无纵筋螺纹钢锚杆，间排距800×800mm，“六--六”矩形布置，每孔用MSK2335型树脂3节，锚杆托盘尺寸200×200×12mm，T180型钢带长度4200mm，排距800mm，一梁四索，锚索采用Ф21.8×12300mm钢绞线，锚深12000mm，每孔用MSK2370型树脂3节；帮部采用锚杆+T140型钢带+塑钢网联合支护，锚杆规格：Ф20×2500mm左旋无纵筋螺纹钢锚杆，间排距700×1000mm，“四--四”矩形布置，每孔用MSK2335型树脂3节，两帮部各增加1根2.6m的T140型钢带，配套使用80×80×10mm钢托板；顶、帮部挂塑钢网，网孔50×55mm。见图 1～3。

图1 孤岛顺槽支护断面图（单位：mm）

图2 孤岛顺槽顶板支护平面图

图3 孤岛顺槽帮部支护平面图（单位：mm）

3 现场观测

3.1 巷道收敛变形观测

顶底板和两帮移近量测点采用十字布点法量测。在顶底板中部的垂直方向和两帮水平（腰线靠上30mm左右）方向各钻Φ32mm、深200mm的钻孔，将Φ30mm、长40mm的木楔桩打入孔中，并在顶底板的木桩端部安设平头测钉，在两帮的木桩端部安设弯头测钉。

测点布置：在625进风顺槽和回风顺槽孤岛巷道由切眼向外每隔100m布置一组测点，每组测点长度150m，每组布置3个测点断面；每条顺槽共计布置三组测点，9个测点断面。回采期间观测巷道收敛变形，直至工作面推采至测点断面处。

625进、回风顺槽收敛变形量随着日期的变化曲线如图4、图5所示。顶板最大移近量363mm，底板最大移近量518mm，主帮最大移近量306mm，副帮最大移近量335mm，巷道收敛变形量不影响正常回采。

图4 625进风顺槽收敛变形量

图5 625回风顺槽收敛变形量

3.2 顶板数字离层观测

在625进风顺槽和回风顺槽孤岛巷道由切眼向外每隔100m布置1个顶板数字离层指示仪，每条顺槽共计布置顶板离层仪7个。回采期间观测巷道顶板离层量，直至工作面推采至离层传感器处。

625进、回风顺槽顶板离层量随着日期的变化曲线如图6所示。顶板最大离层量为87mm，在可控范围内，实地观测顶板较完整，无异常现象。

图6 625进、回风顺槽顶板离层量

4 结论

625孤岛工作面回采期间，孤岛顺槽的收敛变形量和顶板离层量都在可控制的范围内，且不影响工作面正常回采。实践证明孤岛顺槽采用高预应力复合主动支护系统，能够有效改善围岩的弹塑性变形，增加围岩的力学强度，从而控制巷道收敛变形量和顶板离层量，减少顺槽二次维修工程量和难度，为安全生产创造了有力地条件，提高了经济效益。