深部开采巷道支护技术研究

马华成

（国家能源集团新疆能源有限责任公司，新疆 乌鲁木齐 830000）

摘 要：针对深部开采巷道围岩变形量大的问题，本研究将协调支护技术应用到围岩控制中，并依据+400 m B8掘进巷地质条件对巷道支护参数进行设计。现场应用取得较好的围岩控制效果。研究表明，协调支护技术以恒阻让压锚索为基础，对巷道围岩变形进行控制，充分发挥恒阻让压锚索支护能力，让压锚索巷随巷道围岩变形，同时与高强锚杆共同作用，给围岩提供较大的支护强度;在+400 m B8掘进巷巷帮增加锚索，提高巷帮支护强度来抵抗变形;运输巷顶板让压锚索、巷帮锚索与高强锚杆协同提升围岩强度。现场应用后，顶底板和两帮的变形量分别控制在72 mm、116 mm以内，应用效果显著。

关键词：深部开采;恒阻让压锚索;高强锚杆;围岩支护

中图分类号：TD353文献标识码：A文章编号：1003-5168（2021）12-0065-03

Research on Roadway Support Technology in Deep Mining

MA Huacheng

（CHN Energy Group Xinjiang Energy Co.， Ltd.，Urumqi Xinjiang 830000）

Abstract： In view of the large deformation of the surrounding rock of the deep mining roadway， this study applies the coordinated support technology to the surrounding rock control， and designs the roadway support parameters according to the geological conditions of the +400 m B8 driving roadway. Field application has achieved better surrounding rock control effects. Research shows that the coordinated support technology is based on the constant-resistance let-down anchor cable to control the surrounding rock deformation of the roadway and give full play to the constant-resistance let-down anchor cable support ability， the anchor cable tunnel deforms with the surrounding rock of the roadway， and at the same time it works together with the high-strength bolt to provide greater support strength to the surrounding rock; anchor cables are added to the +400 m B8 tunnel side， so as to increase the support strength of the road side to resist deformation; the roof let-down anchor cable of the transport road， the roadside anchor cable and the high-strength anchor rod cooperate to enhance the strength of the surrounding rock. After the field application， the deformation of the top and bottom plates and the two sides are controlled within 72 mm and 116 mm， respectively， and the application effect is remarkable.

Keywords： deep mining;constant-resistance let-down anchor cable;high-strength anchor rod;surrounding rock support

深部開采的煤炭赋存条件与浅部相比有明显变化，采掘作业受地应力的影响更趋明显，浅部开采时使用的支护理论已不能满足深部开采需要[1]。为此，科研人员对深部开采巷道支护技术展开研究，视角多样[2-4]。一是针对深部开采软岩巷道围岩变形量大、支护困难的问题，采用卸压槽降低围岩应力的影响，并采用数值模拟方法分析围岩控制效果;二是采用高强锚注技术对深部开采软岩进行控制，并分析锚注技术;三是分析深部开采软岩巷道变形破坏机理，依据围岩变形特征，采用耦合支护技术控制围岩变形。上述研究成果为深部开采巷道围岩控制提供了宝贵借鉴经验，但是不同矿区煤炭开采条件各有差异，应采取针对性围岩控制措施。因此，本文以乌东煤矿+400 m B8掘进巷为研究对象，对深部开采巷道支护技术进行探讨。

1 工程概况

+400 m B8巷在B13～B14煤层中施工，主要为采面通风、行人以及运输服务，沿煤底板掘进。+400 m B8掘进巷西侧为实体煤，东侧为已经采面护巷煤柱（宽度30 m）。B13～B14煤层总厚度约为3.5 m，倾角为7°，直接顶为砂质泥岩，厚度为6.0～9.5 m;基本顶为细砂岩，坚硬，厚度为8～13 m;直接底为灰黑色泥岩，厚度为2.2～3.8 m。

+400 m B8掘进巷原用锚网索支护方式，具体支护参数为：顶板螺纹钢锚杆（[Φ]22 mm×2 400 mm）按照900 mm×1 000 mm间排距布置;顶板锚索（[Φ]17.8 mm×8 300 mm）按照1 800 mm×1 200 mm间排距布置，在两锚杆间施工;顶板全断面铺网。巷帮采用螺纹钢锚杆（[Φ]18 mm×2 000 mm）按照900 mm×1 100 mm间排距布置。巷道在上述支护方案下存在围岩变形量大的问题。

2 协调支护技术

针对+400 m B8掘进巷采用锚网索支护时存在围岩变形量过大的问题，本研究提出采用协调支护技术措施对围岩变形进行控制。

2.1 协调支护技术策略

深部开采时，提高巷道支护体系预紧力是控制围岩变形的一个重要方面，针对+400 m B8掘进巷地质条件，为确保施加高预紧力的锚杆（索）可起到较好的锚固效果，本研究采用让压锚索控制巷道围岩变形，使得锚索与巷道围岩大变形同步作用，充分利用让压锚索让压特性，给围岩提供较大的支护作用力，提升围岩支护效果[5-8]。具体支护采用的让压锚索结构如图1所示，增加让压装置后，锚索具有15～18 mm变形量，在受应力作用下变形的同时给围岩提供预紧力。

针对+400 m B8掘进巷顶板上部基本顶坚硬、下部直接顶软弱、巷帮煤体强度较低且裂隙发育的特征，结合让压锚索结构特点，本研究在巷道顶板、巷帮将锚杆、让压锚索联合使用，通过锚网索结合和相互协调，提高深部开采围岩控制效果。具体提出的深部围岩支护方案主要特点为：巷道围岩支护采用高强度、高预应力锚杆，并配套使用减摩垫片、大托盘等支护配件;采用恒阻让压锚索，锚索长度在5 000 mm以上，从而确保锚索锚固点位于稳定岩层内，在巷道顶板支护时，恒阻让压锚索与锚杆支护相互补充，避免锚索被拉断;巷帮通过锚杆、锚索联合支护，充分发挥锚索深锚固特点，降低巷帮变形量;针对+400 m B8掘进巷局部位置围岩破碎问题，采用超前注浆方式加固围岩，并在浅部围岩中注入一定量的马丽散，确保锚杆（索）通过锚具给岩层提供较强的支护力。

2.2 支护方案

依据+400 m B8掘进巷地质特点以及原支护存在的问题，结合深部开采巷道协调支护技术，对+400 m B8掘进巷围岩支护参数进行具体设计，具体支护断面如图2所示。图中，数据单位均为毫米（mm）。

2.2.1 顶板支护。顶板用高强锚杆（[Φ]20 mm×2 400 mm）支护，间排距为800 mm×700 mm，每排6根，巷帮侧两根锚杆外插15°，其余垂直顶板布置;所有锚杆均将锚固长度提高至1 500 mm，施加120 kN预紧力。

采用恒阻让压锚索（[Φ]21.6 mm×8 000 mm）支护顶板，间距有1 200 mm和1 300 mm两种，排距为700 mm。顶板锚索每排2根时的间距为1 200 mm，每排3根时的间距为1 300 mm。锚索均垂直顶板施工，锚固长度为1 970 mm，施加的预紧力在150 kN以上。

2.2.2 巷帮支护。巷帮用高强锚杆（[Φ]20 mm×2 400 mm）支护，间排距为2 400 mm×700 mm，顶角、底角锚杆外插15°;巷帮锚杆采用M5钢带（2 600 mm×173 mm×5 mm）连接。在巷帮中部布置锚索（[Φ]18.9 mm×4 800 mm），按照800 mm×700 mm间排距施工，施加150 kN的预紧力，采用金属网护帮及护顶。

3 围岩支护效果

支护后，要监测围岩移近量，现场最大间距为50 m，布置2个测站，监测时间共计100 d。对监测数据进行整理和分析，得到围岩变形曲线，如图3所示。

从围岩变形监测结果来看，巷道支护完成30 d内，顶底板以及巷帮变形量相对较大，其中顶底板、巷帮变形速度分别为2.4 mm/d和3.2 mm/d。支护30 d后，围岩变形速度降至0.02 mm/d。支护完成100 d后，围岩变形量不再增加，此时顶底板以及两帮变形量分别为72 mm和116 mm。

4 结论

在地应力、围岩承载力低以及巷道原有支护强度不足等因素作用下，+400 m B8掘進巷围岩出现较大的变形，难以满足巷道使用安全要求。为此，本研究将协调控制技术应用到深部开采巷道支护中。简单来说，充分利用恒阻让压锚索的优势，在随巷道围岩变形的同时，恒阻让压锚索配合高强锚杆，给围岩提供足够的支护强度。根据+400 m B8掘进巷地质条件，本研究使用高强锚杆、恒阻让压锚索对围岩进行控制，并具体设计围岩支护参数。现场应用后，运输巷顶底板、两帮变形量分别控制在72 mm和116 mm以内，围岩变形处在允许范围内。

参考文献：

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[3]吴涛.深部开采松散破碎全煤巷道变形特征及合理支护技术[D].合肥：安徽建筑大学，2017：16-17.

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