松软煤层中巷道帮部锚索支护参数优化应用

霍应博

陕西郭家河煤业有限责任公司 陕西 宝鸡 721505

1 1309工作面布置区域地质情况

1309工 作面走向长2450 m，倾斜长235 m，采煤方法为综采放顶煤；工作面南侧为未开采区，北侧为1307综放工作面采空区，西侧为1301综放工作面采空区。工作面布置区域的3#煤层为特厚煤层，赋存较为稳定，平均厚度11.7 m；该面地质构造较简单，沿巷道掘进方向有五个褶曲，褶曲最大幅度80 m，煤层倾角0°～14°；煤层直接顶板为炭质泥岩，老顶为粗、细砂岩且最厚达4.61 m，底板为砂质泥岩，遇水易变软。

2 掘进工作面支护和来压破坏情况

2.1 1309工作面回风顺槽原设计支护方式 1309回风顺槽巷道断面为矩形断面，巷道掘进宽度为5.5 m，掘进高度为4.0 m，掘进断面面积为22 m2，采用锚网索梁联合支护方式。巷道采用φ22×2400mm左旋无纵筋等强锚杆，锚杆间排距为850×850 mm，锚杆与巷道轮廓线垂直，每根锚杆使用1支MSCK－Z2370型的树脂锚固剂；巷道顶板锚索采用φ18.9×8300 mm低松弛预应力钢绞线，锚索间排距为1100×1700 mm，每根锚索使用1支MSCK2370型和1支MSK2370型的树脂锚固剂；巷道全断面铺设2000×1100 mm镀锌菱形网，网间搭接宽度为100－200 mm，采用“自连自”的方式连接，连接间距为200 mm；巷道全断面铺设采用φ12圆钢加工制成的钢带梁。

2.2 掘进时来压和巷道破坏情况 1309工作面回风顺槽掘进时煤爆频繁，来压使巷道两帮移近量明显、顶板出现离层、底板大面积鼓起及部分地段底板开裂等现象；肩窝镀锌菱形网开裂和钢带梁端头崩断，顶板及肩窝部分锚杆崩断，给巷道无轨胶轮车运输、设备安装造成隐患，对作业人员构成严重的安全威胁。

因此，为保证工作面掘进期间的安全，郭家河煤矿进行了大量的研究和实践，并对现有支护方式和支护参数进行改进，以提高工作面支护强度，有效防范矿压对掘进工作面的运输、设备安装及生产人员造成的安全威胁。

3 改进优化后帮部支护方案

根据试验，巷道帮部采用锚索锚杆相结合的支护方式，在原支护的巷道帮部每排打设2根4.3 m的锚索，间排距1700×1600 mm，垂直巷道帮部。原使用锚杆的锚固长度仅为0.7 m，达不到支护要求。现设计选用φ18.9×4300mm低松弛预应力锚索，锚固在较为稳定的煤层中，将松动的围岩拉在一起，成为一个具有自承能力的整体结构。

4 优化前后的效果对比

在1309回风顺槽支护参数优化前和优化后的巷道内分别布设观测点，每周安排专人对测点数据采集一次，通过所采集的数据计算得知：支护参数优化前每周巷道帮部的移近量为45 mm，优化后每周巷道帮部移近量为15 mm，从而大大减少了巷道的维修量。

5 结论

5.1 锚索与帮部锚杆相结合的支护方式，采用性能优越的低松弛预应力钢绞线支护材料。锚索对围岩松动区实施有效支护，恢复和提高破裂围岩的强度；锚索深入煤层内部，可以传递较大的拉应力。锚索、锚杆可以有效互补，联合支护，形成具有较高承载能力和可塑性的锚固层，加强了巷道支护的安全可靠性。

5.2 煤巷支护方式改进后，显著改善了巷道围岩受力状况，有效控制了矿压显现情况下巷道两帮移近量，提高了支护效果，保持了围岩的完整性与稳定性。在1309回风顺槽剩余巷道掘进过程中，特别在矿压显现频繁区域，巷道两帮变形量很小，极大地减少维修量，降低了巷道维护费用，确保了掘进期间安全生产，保障了职工的人身安全。