预应力锚索梁绞顶技术在新桥煤矿里切眼支护中的应用

张 帅

（河南能化集团永煤公司新桥煤矿，河南 永城 476600）

受地质条件复杂多变的影响，工作面开切眼掘进过程中，局部地段开切眼巷道高度过高的情况时有发生。这种情况既影响了巷道的支护效果，也给综采工作面的安装增加了难度。目前对于这种情况，通常采取通过液压支柱与π型梁配合抬棚再绞接半圆木的绞顶方法。但是这种方法属于被动支护，不但投入比较大，而且支护效果较差。

为了提高开切眼支护的合理性，永煤集团新桥煤矿在2304综采工作面开切眼支护时研究设计了预应力锚索梁绞顶技术，并获得了成功。

1 工作面概况

新桥煤矿2304综采工作面位于南三采区，东部为工业广场保护煤柱，西部为2304工作面实体煤（未采），北部临近井田边界，南部为2302工作面实体煤（未掘）。工作面平均埋深为690m，主采煤层为二2煤层，厚度平均为2.8m。直接顶以泥岩与砂质泥岩为主，平均厚度为4.2m；基本顶以粉砂岩、粗砂岩与细砂岩为主，平均厚度为11.4m；直接底为0.85m的砂质泥岩；基本底是平均厚度为12.89m的细砂岩及粉砂岩。

2304工作面里切眼平距总长为167.4m，沿二2煤层顶板掘进，坡度平均为10°，里切眼巷道断面设计为倒梯形，断面净宽4000mm，当煤层厚度小于2800mm时，根据现场情况采取破底施工方式保证巷道净高不低于2700mm。

2 预应力锚索梁绞顶技术

预应力锚索梁加固围岩的实质，就是通过锚索对被加固的岩体施加预应力，限制岩体有害变形的发展，从而保持岩体的稳定。在顶板上打注锚索后，由于锚索的锚固点在深部稳定岩层中，根据悬吊理论，下部不稳定岩层通过锚索悬吊在上部稳定岩层中，起到了悬吊顶板的作用，同时由于锚索预应力作用，对已有锚杆支护的下部岩层进行组合、加固，能有效控制顶板下沉，减少支架、锚杆受力，使群体支护达到良好的效果。

2304工作面在绞顶段巷道顶板施工18.9×9000mm锚索，每排打3根，3根锚索布置在与巷道掘进方向垂直的同一断面上，锚索距巷道左帮（回采侧巷帮）分别为500mm、2100mm、3700mm，锚索排距1600mm。

预先在绞顶段巷道两帮画好腰线，腰线距巷道底板3200mm，注锚索时均注至锚索外露下段与腰线平齐，锚索打注完毕后，沿巷道掘进方向上锚索梁，锚索梁长2.0m，采用12#槽钢加工而成，前后两架锚索梁采用锁具配合锚索梁小托盘锁在同一根锚索上，锁具以下锚索外露50～100mm，锚索梁相互交叉并交错上、下布置，锚索梁锁好后作为绞顶底架。

绞顶底架架设好后，施工人员再按照要求对该段巷道进行绞顶工作，具体施工方法：在施工好的锚索梁架上沿巷道倾向左、右侧两架间各布置2根2.0m长半圆木，然后沿巷道走向各布置2根半圆木，按照“井”型错差搭接反复进行，并用木楔子楔紧，直至接顶。待绞顶完毕后，再对锚索进行加压，如图1所示。

图1 预应力锚索梁绞顶施工图

3 矿压监测

预应力锚索梁绞顶技术在2304工作面成功应用后，对绞顶位置的5#顶板离层仪进行长时间的观测记录，数据处理结果如图2、图3所示。

图2 预应力锚索梁绞顶施工前顶板位移记录

图3 预应力锚索梁绞顶施工后顶板位移记录

由图2和图3可以看出，初期巷道顶板位移量均较大，最大约为18mm。自预应力锚索梁绞顶施工后，顶板位移量逐渐趋于平缓，稳定在20mm左右。由此可知，采用预应力锚索梁绞顶技术，能够有效地加强顶板支护效果。

4 结语

新桥煤矿2304工作面里切眼采用预应力锚索梁绞顶方法，不但起到了主动加固顶板的作用，而且还提前降低了切眼巷道高度，为综采工作面安装提供了便利条件。这是一种安全有效的管理煤巷顶板的途径，预应力锚索梁绞顶技术对于条件类似的煤巷有借鉴意义。