深部回采巷道底臌锚杆支护研究

张永彬，吴祥业

(1.黑龙江省煤矿设计院，黑龙江哈尔滨 150001;2.黑龙江工业学院资源工程系，黑龙江鸡西 158100)

近年来随着煤炭资源的井下开采深度越来越大，巷道的大变形、大地压、难支护的工程问题日趋严重，底臌是深井巷道矿压显现的主要特征。［1］在对底板不支护的情况下，巷道顶底板移进量中约有2/3—3/4是由底臌造成的。［2］底膨导致巷道断面缩小，阻碍运输和行人，妨碍通风，许多矿井不得不投入大量人力、物力做一些临时处理工作，底臌严重的矿井，将造成整个巷道报废，严重影响了矿山的生产和安全。［3］

1 工作面概况

东海煤矿位于鸡西煤田北部条带东端，煤系地层总厚度为1250m。目前开采二水平下山阶段，其中二水平下山32号层五采区四段回风平巷巷道断面尺寸为3.8mx2.6m，开采深度1160m。32号煤层顶底板情况如图1－1所示。32号层底锚试验段位置如图1－2所示。

图1 －1 32煤层顶底板柱状图

2 原支护参数设计

图1 －2 32号层回采巷道底锚试验段位置

顶板挂金属网打锚杆、锚索、挂钢带，锚杆为Φ20x2000mm左旋螺纹钢锚杆，锚杆间排距800mmx1000mm，锚索为Φ17.8钢绞线，锚索间排距2000mmx2000mm，巷道两帮挂金属网，锚杆间排距800mmx1000mm正方形布置，全断面挂网。巷道原支护布置如图2－1所示。

图2 －1 巷道原支护布置

32号层五采区四段回风平巷开采深度已经达到了1160m，因其采深特别深，巷道上部围岩压力特别大，巷道围岩丧失整体性质，松散破碎，大大降低围岩的自身强度，二水平下山五采区的所有巷道均已出现不同程度的破坏，部分巷道喷浆层、砌碹层破碎、脱落;锚杆、锚索被挣断或者是锚杆、锚索托盘范围内的围岩产生破碎与脱落，锚杆、锚索失去了锚固效果，原始支护失效。［4］［5］

3 新支护参数设计

为了有效地控制底臌，在保持巷道原有的顶板及两帮支护条件不变的情况下，采用φ20mm左旋无纵筋螺纹钢树脂锚杆对巷道底板进行支护，锚杆长度为2200mm，树脂药卷为2卷，锚固长度为700mm。新支护方案下巷道剖面图如图3－1所示。

图3 －1 巷道新支护布置

(1)底板锚杆孔的施工要求。

①锚杆应采用小于φ28mm的小直径钻孔。

②锚杆孔间距误差不应超过10Omm。

③锚杆孔轴向偏差应控制在5°之内。

④锚杆孔深不应小于杆体有效长度，也不应大于杆体有效长度30mm。

⑤锚杆端部必须推至孔底，尾端外露长度不应大于50mm。

⑥锚杆孔内岩(煤)粉可以通过底锚钻机钻杆的反末装置自行排净。

(2)底板锚杆支护施工工艺流程。

打底板锚杆钻孔——打孔同时自行清孔——安装树脂药卷——安装锚杆杆体——安装托盘——拧紧螺母。

4 观测数据及分析

为掌握原支护方案与新支护方案巷道围岩的变形情况和支护效果，从2011年7月至2012年1月，在五采区32号层回风巷道实验段分别设置测区，对顶底板及两帮移近量进行间断性观测，巷道测点布置如图4－1所示。

通过观测获得各测点顶底板及两帮距离的相对变化曲线如图4－2，4－3所示。图中的L1、H1分别为新支护方案下各测点巷道两帮及顶底板的距离，L2、H2分别为原支护方案下各测点巷道两帮及顶底板的距离。

图4 －1 观测断面测点布置图

图4 －2 两帮移近量对比图

图4 －3 顶底板移近量对比图

两种方案施工的巷道对比明显。初期顶底板和两帮移进量基本相同，但随着时间的推移，原支护方案下的巷道围岩变形量远大于新支护方案下巷道围岩变形量。至观测截止日期我们可以看到新支护方案下的巷道顶底板及两帮移近量仅为原支护方案的1/2左右。在新支护方案下巷道变形趋于稳定的时间要比原支护方案下短很多。新支护方案下巷道底板并未产生明显的变形与破坏，新支护方案可以有效地控制巷道底臌。

5 结论

(1)底板加打锚杆的支护方案巷道围岩变形量远小于未打底锚的支护方案的巷道围岩变形量。

(2)巷道底板的支护与顶板和两帮的支护同等重要，底板加打锚杆的支护方案使巷道变形整体协调发展保证巷道整体变形与收缩，从整体上降低围岩的变形，保证巷道的稳定性。

(3)井下试验及观测数据表明，优化后的巷道支护方案基本合理，巷道在新支护下没有进行任何维修，说明在地质条件相同的前提下，底板锚杆有效地控制了底板的底臌和巷道两帮的移近量。

［1］何满潮，邹正盛，邹友峰.软岩巷道工程概论［M］.徐州:中国矿业大学出版社，1995.

［2］陆家梁.软岩巷道支护技术［M］.长春:吉林科学技术出版社，1995.

［3］王洪立，王玉白，胡冠英..巷道底臌的原因及防治措施［J］.煤矿安全，2005.

［4］孟鑫.东海矿深部回采工作面矿压规律研究［D］.黑龙江科技学院，2009.

［5］张有为.深井采区巷道底臌机理及防治技术［J］.山东煤炭科技，2006.