93下06工作面轨顺巷道恒阻大变形补强支护措施研究

王传社

（兖州煤业公司南屯煤矿，山东 邹城 273500）

1 工程概况

南屯煤矿93下06工作面总体为一单斜构造，南西高、北东低；工作面南西侧及中部煤层走向近西东，倾向近北，靠近切眼区段煤层发生反倾，北东高，南西低，倾向近北东，煤层倾角12°～2°，平均6°。工作面在掘进过程中共揭露21条断层，其中断层3上F271（H=7.8m）、3F472（H=3m）、3F452（H=2.3m）、3F476（H=2.6m）、3F468（H=2.6m）落差较大，预计将对回采造成较大影响。

93下06工作面轨道顺槽在顶板夹矸厚度≥5m区域采用图1所示支护断面：上净宽4.0m，下净宽4.2m，净高 3.0m，S净=12.3m2，S荒=14.08m2。

2 93下06工作面轨顺巷道原支护方案

93下06工作面轨道顺槽永久支护采用锚网+锚杆钢筋梯+锚索的支护形式。

（1）锚杆支护。巷道顶部选用Φ22×2200mmKMG500左旋无纵筋等强螺纹钢锚杆，每根顶锚杆配用1支CK23/70型、1支K23/50型树脂锚固剂。巷道帮部选用Φ20×2500mm等强全螺纹金属锚杆，每根帮锚杆配用1支CK28/70型树脂锚固剂。正常情况下顶锚杆每排布置6根，间距780mm；帮锚杆每排每帮布置4根，间距900mm。锚杆排距均为900mm。

（2）锚索支护。巷道顶部选用Φ22×5500mm高强度低松弛预应力钢绞线及配套锁具，帮部选用Φ22×4000mm高强度低松弛预应力钢绞线及配套锁具。托盘均由Q235A钢板制作，规格为 400mm×400mm×24mm或300mm×300mm×20mm。锚索张拉预紧力≮100kN，设计锚固力≮180kN。巷道顶部每根锚索配用1支CK23/70型、2支K23/50型树脂锚固剂，帮部每根锚索配用1支CK23/70型、1支K23/50型树脂锚固剂。

图1 原有锚网索支护断面图

轨顺顶锚索排距1800mm，每排沿巷中两侧各布置1根，间距1700mm，其均布置于相邻两排四根锚杆之间。帮锚索排距1350mm，呈“三花”型布置于沿空帮，每排锚注1根，即第一排帮锚索替代沿空帮靠肩部一根锚杆，第二排帮锚索布置于沿空帮中部相邻两排四根锚杆之间，如此循环。

3 恒阻大变形锚杆（索）补强支护设计

在工作面开采过程中，93下06工作面轨道顺槽巷道变形破坏严重，原支护方法已无法满足工作面回采的需求，因此需要采用新的补强支护方式。经技术部门的研究，决定采取恒阻大变形锚杆（索）的支护方式进行补强加固，以控制巷道围岩的变形。

选取100m巷道作为试验段，位置分别为：93下06工作面一次见方前后各25m的轨道顺槽，共50m；轨顺与九采一分区中部轨道巷贯通处10m后沿推进方向50m的轨道顺槽，如图2所示。

图2 恒阻大变形补强支护位置示意图

3.1 一次见方处补强支护方案

运用恒阻大变形锚杆（索）耦合支护方式对巷道顶板和实体煤帮进行补强支护，补强支护设计方案布置如图3，支护方案如下：

（1）锚杆。实体煤帮恒阻大变形锚杆采用HMG-300-2.5型恒阻大变形锚杆，恒阻值18t，直径Φ20mm，锚杆长度2500mm。布置于巷道上部相邻两排六根传统锚杆中间，排距为900mm，呈“五花”型布置于实体煤帮，即第一排2根帮锚杆布置于上部相邻两排六根锚杆之间，间距900mm，第二排1根帮锚杆布置于上部相邻两排六根锚杆之间，如此循环。恒阻大变形锚杆预紧力要求≮15t。

（2）锚索。巷道顶部恒阻大变形锚索采用HMS35-300-5.0型恒阻大变形锚索，恒阻值35t，直径Φ22mm，锚索长度5000mm，间排距1600×1800mm。每排平行布置2根恒阻大变形锚索，第1根顶锚索垂直顶板布置于两排四根传统锚索中间，第二根顶锚索与顶板垂线夹角15°布置于靠近沿空侧相邻两排四根锚杆之间。恒阻大变形锚索预紧力要求≮25t。

（3）其他支护材料：

① 锚杆（索）托盘。恒阻大变形锚杆托盘使用恒阻大变形锚杆自带托盘，规格：长×宽×高=400mm×400mm×24mm，中间钻Φ100mm的孔。

② 锚固剂。顶部每根恒阻大变形锚杆配用1支K23/70型树脂锚固剂；帮部每根恒阻大变形锚杆配用1支K23/70型树脂锚固剂。顶部每根恒阻大变形锚索配用1支K23/70型、2支K23/50型树脂锚固剂；帮部每根恒阻大变形锚索配用1支K23/70型、1支K23/50型树脂锚固剂。

③ 当遇地质构造、煤岩体松软破碎或巷道交岔点等特殊区域时，应视现场状况加密锚索布置，适当缩小支护间、排距。

图3 一次见方处恒阻大变形补强支护设计图

3.2 联络巷影响处恒阻大变形补强支护方案

联络巷影响处的轨顺巷道，运用恒阻大变形锚杆（索）耦合支护方式对巷道顶部和巷道两帮进行补强支护，其补强支护设计方案布置如图4所示，方案如下：

（1）锚杆。顶部恒阻大变形锚杆采用HMG-300-2.2型恒阻大变形锚杆，恒阻值18t，直径Φ22mm，锚杆长度2200mm，间排距780×900mm。在靠近巷道沿空侧每排3根传统锚杆之间布置2根恒阻大变形锚杆，每根恒阻大变形锚杆布置于2根传统锚杆中间，平行布置。

沿空帮恒阻大变形锚杆采用HMG-300-2.5型恒阻大变形锚杆，恒阻值18t，直径Φ22mm，锚杆长度2500mm，排距900mm，每排布置1根恒阻大变形锚杆，布置于中部两排4根传统锚杆中间，平行布置。恒阻大变形锚杆预紧力要求≮15t。

实体煤帮恒阻大变形锚杆采用HMG-300-2.5型恒阻大变形锚杆，恒阻值18t，直径Φ20mm，锚杆长度2500mm，布置于巷道上部相邻两排6根传统锚杆中间，排距为900mm，呈“五花”型布置于实体煤帮，即，第一排2根帮锚杆布置于上部相邻两排6根锚杆之间，间距900mm，第二排1根帮锚杆布置于上部相邻两排6根锚杆之间，如此循环。

（2）锚索。巷道顶部恒阻大变形锚索采用HMS35-300-5.0型恒阻大变形锚索，恒阻值35t，直径Φ22mm，锚索长度5000mm，每排布置1根恒阻大变形锚索，垂直顶板布置于两排4根传统锚索中间，排距1800mm。恒阻大变形锚索预紧力要求≮25t。

（3）其他支护材料：

① 锚杆（索）托盘。恒阻大变形锚杆托盘使用恒阻大变形锚杆自带托盘，规格：长×宽×高=400mm×400mm×24mm，中间钻Φ100mm的孔。

② 锚固剂。顶部每根恒阻大变形锚杆配用1支K23/70型树脂锚固剂；帮部每根恒阻大变形锚杆配用1支K23/70型树脂锚固剂。顶部每根恒阻大变形锚索配用1支K23/70型、2支K23/50型树脂锚固剂；帮部每根恒阻大变形锚索配用1支K23/70型、1支K23/50型树脂锚固剂。

图4 恒阻大变形补强支护设计方案布置图

4 补强支护效果

为了有效掌握巷道补强支护的效果，通过使用图5所示的“十字布点法”对巷道的变形位移情况进行实时监测。在测点处钻直径42mm、深380mm垂直围岩表面的钻孔，再将直径42mm、长约400mm的木桩打入孔内，在木桩端部安设环形钩和平头测钉，作为测量基点。然后采用红外测距仪按一定的时间间隔，分别测量AO、BO、CO、DO等各测点间的距离，即可计算出各点的位移量，两测点相邻两次测试数据的差值即为两点相对移近量，以此累加相邻两次测试数据的差值即可得两点相对总移近量。

通过长期的实时监测，我们得到了如图6所示的巷道围岩位移曲线图。

图5 表面位移测点布置示意图(十字布点法)

图6 巷道位移曲线图

由图6可知，补强支护后的巷道整体变形较小，巷道顶底板的最大移近量在50mm范围以内，两帮的移近量在140mm以内，均符合工作面回采要求，达到了巷道围岩有效控制的目的。