井下巷道全锚索支护方案研究

董晶晶

(晋能控股集团长平公司，山西 晋城 048000)

引 言

长平公司地质条件复杂，巷道在永久支护后，常因顶板破碎、不稳定，出现网兜、离层，若不及时处理会发生顶板冒落，严重影响矿井的安全生产，所以，部分巷道在使用期间需进行二次补强支护，耗费大量的人力和物力。因此，巷道在掘进期间加强支护，避免二次维护，具有重要意义。

1 全锚索支护工艺概况

长平公司在53082巷(采面顺槽巷)、五盘区第一回风巷(公共大巷)、5304底抽一巷(底抽巷)、53032巷(半煤岩巷)等多条巷道试验全锚索支护方式。全锚索支护方式主要是在巷道顶板施工顶锚索代替原有的锚杆进行支护，并对锚杆锚索支护的顶锚索进行加长支护，其主要作用是更好的对直接顶和老顶起到悬吊作用，更大限度的控制伪顶和直接顶的离层仪情况，从而达到减少巷道围岩变形、避免二次维护的目的。

2 全锚索支护巷道合理性分析

2.1 巷道锚杆锚索支护方式具体实施方案及存在问题

长平公司原使用锚杆、锚索联网对巷道顶板进行支护：每排施工5/6根长度为2 m左右的锚杆，加装钢筋托梁，锚杆排档中间施工2/3根长度为6.3 m/8.3 m的锚索。锚杆锚固端固定在直接顶上，采用半长锚固方式，主要对巷道上覆伪顶起到悬吊和组合作用；锚索锚固端固定在坚硬的老顶上，采用端头锚固的方式，主要对上覆直接顶起到悬吊作用。

由于长平公司直接顶厚度2 m～3 m，锚杆支护起不到对直接顶的悬吊作用，导致锚索承载能力大，巷道会出现顶板破碎、形成网兜、浅部离层明显、围岩不稳定等情况，严重影响安全生产。因此，部分在用巷道出现以上情况时，需要二次补强维护。

2.2 巷道全锚索支护方式具体实施方案

长平公司在53082巷(采面顺槽巷)、五盘区第一回风巷(公共大巷)、5304底抽一巷(底抽巷)、53032巷(半煤岩巷)等多条巷道试验全锚索支护方式，全锚索支护方式主要是将巷道顶板锚杆锚索支护的(每排5/6)根锚杆改用长度为5.3 m的锚索，加装单体锚索托盘，排档中间施工的(2/3根)锚索加长至7.3/8.3 m。两种锚索均采用端头锚固，锚固端均固定在坚硬的老顶上，其作用为对巷道上覆伪顶和直接顶起到悬吊作用，但由于锚固端的位置不同，两种锚索可相互减轻涨拉力。

2.3 两种支护方式支护参数对比

巷道锚杆锚索支护方式：锚杆杆体长度2 000 mm/2 400 mm，直径22 mm，锚固力为190 kN，预紧力矩为400 N·m，锚固长度设计值为1 208 mm；锚索长度6 300 mm/8 300 mm，直径22 mm，锚固力设计值为350 kN，损失后不小于300 kN，锚固长度设计值为1 971 mm。

全锚索支护方式：代替锚杆支护的锚索长度为5 300 mm，原施工锚索加长至7 300 mm/8 300 mm，直径均为22 mm，锚固力设计值均为350 kN，损失后不小于300 kN，锚固长度设计值为1 971 mm。

两种支护方式对比，如表1所示。从表1中可看出，全锚索支护比锚杆锚索支护的承载长度、锚固力、锚固长度等支护强度进行了加强，全锚索支护后可更好的对巷道断面提供保障。

表1 两种支护方式对比图表

3 全锚索支护方式效果论证

对53082巷(采面顺槽巷)、五盘区第一回风巷(公共大巷)、5304底抽一巷(底抽巷)和53032巷(半煤岩巷)四种性质不同的在掘巷道通过围岩变形观测法对锚杆锚索支护和全锚索支护两种支护方式进行对比：

1) 53082巷(采面顺槽巷)锚杆锚索支护断面顶底板日移近量在1.06 mm～1.09 mm，两帮日收缩量在0.49 mm～1.22 mm之间。使用全锚索支护后顶底板日移近量在为0.37 mm，两帮日收缩量为0.14 mm。

2) 五盘区第一回风巷(公共大巷)锚杆锚索支护断面顶底板日移近量为1.05 mm，两帮日收缩量为1.2 mm。使用全锚索支护后顶底板日移近量为0.3 mm，两帮日收缩量为0.2 mm；5304底抽一巷(底抽巷)锚杆锚索支护断面顶底板日移近量为0.26 mm，两帮日收缩量为0.28 mm。使用全锚索支护后顶底板日移近量在0.1 mm～0.2 mm，两帮日收缩量在0.15 mm～0.16 mm之间；53032巷(半煤岩巷)锚杆锚索支护断面顶底板日移近量为2.89 mm，两帮日收缩量为0.66 mm。使用全锚索支护后顶底板日移近量为0.54 mm，两帮日收缩量为0.27 mm。

通过以上数据对比分析，53082巷和五盘区第一回风巷锚杆锚索支护断面围岩变形量较大，满足不了要求，后期需进行二次维护，改用全锚索支护后，可有效控制围岩变形情况。5304底抽一巷围岩情况比较稳定，锚杆锚索支护断面围岩变形不大，但使用全锚索支护后变形量减少了一半，可更好的对巷道围岩进行保护。53032巷锚杆锚索支护断面围岩变形量大，满足不了要求，使用全锚索支护后，围岩变形大幅度的减少，但由于该段处于构造区域，围岩变形比较明显，需再加强支护，确保安全生产。具体对比表，如表2所示。

表2 锚杆锚索支护方式与全锚索支护方式对比表

4 结语

通过支护强度理论和围岩变形观测法证明，全锚索支护方式可有效提高支护承载能力，减少巷道围岩变形情况，确保巷道断面面积，使巷道在掘进过程中一次支护成形，避免巷道出现顶板破碎、离层、形成网兜、顶板冒落等现象，从而减少巷道的二次维护、降低支护成本和作业人员劳动强度，提高矿井生产效率，为安全生产提供了基础的保障。