高預應力復合主動支護在孤島工作面順槽中的應用

李亞斌 趙 群

（陜西陜煤黃陵礦業有限公司一號煤礦,陜西 延安 727307 ）

高預應力復合主動支護系統是以高強度鋼絞線、T型鋼帶、鎖具、高強度預應力錨桿、塑鋼網、高強度錨桿托板和錨固劑組成的主動復合支護系統。該支護系統依靠錨索錨固于巷道頂板深部穩固的巖層中，不易受采掘活動擾動的影響，將頂板整合在一起形成穩固的承載基礎。該系統能夠有效改變巷道圍巖的受力狀態，利用巖石怕拉抗壓的特性，降低巖體拉應力，增加巖體多軸壓應力，提高巖體的強度和抗變形破壞性能[1-2]。超高預應力錨桿與錨索聯合支護形成的有效壓應力區覆蓋了錨桿錨固區內和錨索自由段長度范圍內的大部分區域，連接、疊加成一個主動支護區，形成以錨索為骨架、錨桿為連續帶的骨架網狀結構，對錨桿、錨索之間圍巖的主動支護作用非常明顯[3]。

1 工程概況

625工作面距切眼770m范圍內位于623采空區和1001采空區之間，屬于孤島工作面，625進風順槽和625回風順槽屬于孤島順槽。625工作面煤層平均厚度2.5m左右，結構簡單，屬于穩定煤層，內生裂隙發育；夾矸為黑色泥巖。基本頂為中粒砂巖和細粒砂巖互層，厚度9～12.68m，平均厚度11.08m，中部夾泥巖包裹體，含植物化石碎片。直接頂為粉砂巖和泥巖，厚度5.65～8.84m，平均厚度7.26m。底板為泥巖，厚度0.8～5.4m，平均厚度3.3m，遇水易膨脹。

2 支護方案

625孤島順槽頂板采用錨桿+T180型鋼帶+塑鋼網聯合支護，錨桿規格：Ф20×2500mm左旋無縱筋螺紋鋼錨桿，間排距800×800mm，“六--六”矩形布置，每孔用MSK2335型樹脂3節，錨桿托盤尺寸200×200×12mm，T180型鋼帶長度4200mm，排距800mm，一梁四索，錨索采用Ф21.8×12300mm鋼絞線，錨深12000mm，每孔用MSK2370型樹脂3節；幫部采用錨桿+T140型鋼帶+塑鋼網聯合支護，錨桿規格：Ф20×2500mm左旋無縱筋螺紋鋼錨桿，間排距700×1000mm，“四--四”矩形布置，每孔用MSK2335型樹脂3節，兩幫部各增加1根2.6m的T140型鋼帶，配套使用80×80×10mm鋼托板；頂、幫部掛塑鋼網，網孔50×55mm。見圖 1～3。

圖1 孤島順槽支護斷面圖（單位：mm）

圖2 孤島順槽頂板支護平面圖

圖3 孤島順槽幫部支護平面圖（單位：mm）

3 現場觀測

3.1 巷道收斂變形觀測

頂底板和兩幫移近量測點采用十字布點法量測。在頂底板中部的垂直方向和兩幫水平（腰線靠上30mm左右）方向各鉆Φ32mm、深200mm的鉆孔，將Φ30mm、長40mm的木楔樁打入孔中，并在頂底板的木樁端部安設平頭測釘，在兩幫的木樁端部安設彎頭測釘。

測點布置：在625進風順槽和回風順槽孤島巷道由切眼向外每隔100m布置一組測點，每組測點長度150m，每組布置3個測點斷面；每條順槽共計布置三組測點，9個測點斷面。回采期間觀測巷道收斂變形，直至工作面推采至測點斷面處。

625進、回風順槽收斂變形量隨著日期的變化曲線如圖4、圖5所示。頂板最大移近量363mm，底板最大移近量518mm，主幫最大移近量306mm，副幫最大移近量335mm，巷道收斂變形量不影響正常回采。

圖4 625進風順槽收斂變形量

圖5 625回風順槽收斂變形量

3.2 頂板數字離層觀測

在625進風順槽和回風順槽孤島巷道由切眼向外每隔100m布置1個頂板數字離層指示儀，每條順槽共計布置頂板離層儀7個。回采期間觀測巷道頂板離層量，直至工作面推采至離層傳感器處。

625進、回風順槽頂板離層量隨著日期的變化曲線如圖6所示。頂板最大離層量為87mm，在可控范圍內，實地觀測頂板較完整，無異常現象。

圖6 625進、回風順槽頂板離層量

4 結論

625孤島工作面回采期間，孤島順槽的收斂變形量和頂板離層量都在可控制的范圍內，且不影響工作面正常回采。實踐證明孤島順槽采用高預應力復合主動支護系統，能夠有效改善圍巖的彈塑性變形，增加圍巖的力學強度，從而控制巷道收斂變形量和頂板離層量，減少順槽二次維修工程量和難度，為安全生產創造了有力地條件，提高了經濟效益。