注浆锚索在采煤工作面超前支护中的应用

臧德梁

（新汶矿业集团内蒙古福城矿业有限公司，内蒙古 鄂托克前旗 016200）

内蒙古福城矿业有限公司回采工作面超前支护一般采用超前支架或单体配铰接顶梁进行支护。采用单体配铰接顶梁支护，支回柱劳动强度大且施工存在较大安全风险，采用超前支架支护虽然支护强度较大，但是受井下采场局限性影响较大，大倾角工作面超前支架顶梁与顶板为线接触，推移步距受截深影响，造成对顶板反复支撑，容易造成对顶板与原有支护的破坏，因此大倾角工作面不宜使用超前支架进行支护。采用以上两种模式支护都具有较大局限性，既不利于安全，也无法保证工作面安全高效推采。

1 概况

内蒙古福城矿业有限公司1905N 工作面位于+150 m 水平一采区，工作面标高+400～+668 m，地面标高+1250.8～ +1259.8 m，平均埋深855.3 m。1905N 工作面走向长1760 m，倾斜宽172.5 m，平均煤厚3.57 m。1905N 工作面开采范围煤层顶板为灰岩，坚硬，平均厚2.3 m；其上为粉砂岩，钙质胶结，平均厚6.7 m。9 煤底板为浅灰色粉砂岩，斜层理结构，钙质胶结，夹有泥质条带，平均厚2.5 m；再下为10 号煤，厚0.8 m；再下为粉砂岩，斜层理结构，钙质胶结，夹有泥质条带，平均厚1.9 m。

2 巷道支护工艺

2.1 巷道原支护

1905N 回风巷采用锚带网+锚索支护顶板，断面形状为梯形，净宽×中净高=4.0×3.8 m，S荒=16.3 m2，S净=15.2 m2。在巷道下帮施工毛水沟（规格：净宽×净深=0.4×0.4 m）。如图1 所示。

顶板：采用MSGLD-600(X)等强螺纹钢式树脂锚杆（Φ22×L2200 mm）配W 钢带支护，锚杆间排距1000×1000 mm，网采用钢塑复合网。

两帮：采用MSGLD-600(X)等强螺纹钢式树脂锚杆（Φ22×L2200 mm）配W 钢带支护，上帮间距1200 mm，下帮间距1000 mm，排距均为1000 mm。上帮采用钢塑复合网，下帮采用双向塑料拉伸网。在巷道上帮自底板往上2～2.5 m 位置，沿巷道走向打设一排护帮锚索加强支护。

2.2 回采巷道原超前支护参数

上超前支护：采用两排单体液压支柱配HDJB-1200 型金属铰接顶梁（若顶板破碎时，采取加密支护），顶梁走向铰接，支护长度自切顶排不小于50 m。

2.3 新型超前支护系统

上超前支护：超前打设注浆锚索加固顶板，支设单排柱梁作为超前支护。注浆锚索沿巷道中心线与原巷道锚索间隔布置，间排距2000×3000 mm。锚索采用矿用中空注浆锚索SKZ22-1/1860，长度6.2 m，锚索外露长度150～250 mm，树脂锚固长度1000～1500 mm。

图1 1905N 回风巷超前支护优化后巷道支护图

1905N 工作面于2 月25 日开始在原支护基础上超前打设注浆锚索加固顶板，支设单排柱梁作为超前支护，逐步取消超前支护。截至4 月9 日已加强支护235 m，采用单排超前支护方式安全推采120 m。

3 矿压观测

3.1 观测方案

（1）采用十字布点法进行表面位移观测

① 巷道内每隔10 m 设一个“十”字测点，利用巷帮成对锚杆对两帮移近量进行观测，利用顶板锚杆垂直底板对顶底板移近量进行观测。

② 距离工作面20 m范围的测点每班观测一次，20～50 m 范围内每天观测一次，距离工作面50 m 范围以外的测点每周观测一次。

（2）顶板离层观测

在超前200 m 范围内每30 m 安设一组顶板离层仪，重点观测取消超前情况下顶板离层情况。

（3）应力在线监测

通过煤体应力在线监测，判断工作面正常推采情况下超前范围内应力变化情况。

（4）微震监测系统对比分析

通过对不同支护参数下微震监测能量事件分布分析，判断支护可靠性。

3.2 观测数据及分析

3.2.1 表面位移观测

施工期间，在取消超前范围内设置巷道围岩位移监测站，通过3 月1 日至4 月1 日对超前60 m范围内现场观测记录，每9～10 d 观测一组数据，得到数据变化量汇总表如1 所示。

表1 表面位移记录表

3.2.2 顶板离层仪观测

1#顶板离层仪2019 年3 月1 日安装，安装位置在出口外50 m 处，顶板为砂质泥岩，从安装起共观测数据12 组。内外离层总变化量为3 mm，自1 日设点开始，锚固范围内外无离层现象，基本稳定。

2#顶板离层仪2019 年3 月1 日安装，安装位置出口外80 m 处，顶板为砂质泥岩，从3 月1 日共观测数据14 组。内外离层总变化量为2 mm，自2 号设点开始，至3 月11 日锚固范围内离层2 mm，深基点这段时间内离层1 mm，浅基点离层1 mm，锚固范围内外基本稳定。

3#顶板离层仪 2019 年3 月1 日安装，安装位置出口外110 m 处，顶板为砂质泥岩，从3 月1 日共观测数据14 组。内外离层总变化量为5 mm，浅基点离层量0 mm，深基点离层量5 mm。

4#顶板离层仪2019 年3 月1 日安装，安装位置出口外140 m 处，顶板为砂质泥岩，从3 月1 日共观测数据15 组。内外离层总变化量为0 mm，自4日设点开始，至3 月31 日锚固范围内离层0 mm，外离层量0 mm，锚固范围内外基本稳定。

从1#～4#4 个顶板离层仪观测数据可以看出，巷道6 m 范围内顶板未发生离层现象，现场支护可以满足巷道变形的要求。

3.2.3 应力在线监测

表2 1905N 工作面应力在线监测预警系统日报表

通过对取消超前支护段3 月10 日至4 月10 日巷道应力数据进行分析，超前范围内煤体应力最大值7.2 MPa，无能量异常现象。

3.2.4 微震监测数据对比分析

2.10 日—3.10 日1905N 工作面微震监测数据分析见图2，3.11 日—4.10 日1905N 工作面微震监测数据分析见图3。

图2 1905N 工作面微震监测数据分析（2.10—3.10 日）

图3 1905N 工作面微震监测数据分析（3.11—4.10 日）

通过图2 与图3 对比分析，取消超前支护后，能量分布无明显增加，超前范围内能量事件虽有所集中，但无大的能量事件，说明目前支护方式能够满足现场要求。

4 结论

（1）采取新型超前支护系统后，超前范围内回风巷两帮变形量在300～600 mm 之间，顶底板移进量在200～300 mm 之间，变形量在允许范围内。

（2）通过顶板离层仪观测，超前范围内顶板离层基本无变化，最大值为3 mm，说明注浆锚索支护可靠，支护强度能够满足现场要求。

（3）通过矿压观测分析，在目前采场条件下现场支护设计能够满足现场要求。