巷道锚杆（索）让压支护技术研究

赵 飞

（山西煤炭运销集团首阳煤业有限公司，山西 晋城 048400）

我国煤炭资源的开采大都采用地下开采的方式。在地下开采中[1-2]，顶板的稳定直接影响井下作业的安全和整个矿井的经济效益，必须采取合理的支护方式。当围岩应力较高时，需对锚杆（索）支护技术进行改进，因此研究锚（索）让压支护技术具有重要意义[3-5]。

1 工程概况

山西煤炭运销集团首阳煤业有限公司15203 工作面开采15#煤层，进风顺槽净宽5.0 m，净高4.0 m。15203 工作面进风顺槽围岩状态虽较好，但其所受地应力较大，回风顺槽原支护方案采用普通锚杆、普通锚索和金属网进行支护，在工作面推进过程中，发现锚杆和锚索出现拉断现象，威胁工作面作业安全。

2 锚杆让压支护作用机理分析

锚杆（索）支护技术虽然取得了一些成就，改善了巷道围岩的受力状态，但当围岩处于高应力状态下时，一些锚杆（索）出现拉断破坏现象，且地应力越大破坏现象越严重。根据支护作用理论，支护的最佳时机是围岩产生一定的变形之后，此时围岩的一部分应力状态得到释放，支护后也可及时控制变形继续发展，达到较为经济的支护效果，由此产生了锚杆（索）让压支护技术。

锚杆（索）让压支护作用原理是在锚杆（索）上安装让压装置，使锚杆（索）可适应围岩的大变形，保证锚杆（索）不被拉断。当围岩变形过大时，锚杆（索）又提供可靠的支护阻力，大大改善围岩和支护结构的相互作用状态。让压支护起到减震作用，巷道处于高应力状态时，围岩内积蓄大量的能量，可产生冲击地压和岩爆，威胁工作面的安全生产。锚杆（索）让压支护可吸收一部分震动能量，削弱冲击波的破坏能力，减少支护结构本身和工作面受冲击波的影响程度，保证作业人员的安全。在锚杆（索）让压支护的作用下，巷道围岩可形成三道抗冲击防线，如图1所示，分别是深部围岩的塑性变形耗能、松散围岩的吸波耗能和支护结构的让压耗能。

图1 让压支护抗震作用原理

3 支护方案

3.1 支护设计

采用围岩分类指标对15203 工作面进风顺槽的围岩进行分类，分类结果为II ～III 级中等稳定围岩。但15203 工作面进风顺槽地应力较大，为达到较为经济的支护效果，决定在15203 工作面进风顺槽采用“让压锚杆+让压锚索+金属网”的让压支护技术。按照巷道围岩支护技术规范，并结合锚杆（索）让压支护技术原理，综合理论计算法、以巷道围岩稳定性分类为基础的工程类比法和以地质力学条件为基础的数值计算法，对15203 工作面进风顺槽支护参数进行设计，设计后支护断面图如图2 所示，支护具体参数如下。

（1）锚杆

顶锚采用Ф20 mm×2400 mm 左旋螺纹钢让压金属锚杆，帮锚采用Ф20 mm×2400 mm 金属锚杆和玻璃钢锚杆，顶锚与帮锚钻孔深度均为2350 mm，顶锚间排距1200 mm×1200 mm，帮锚间排距1200 mm×1200 mm，锚杆托盘采用150 mm×150 mm×8 mm 的穹形托盘。

（2）锚索

锚索布置在巷道顶板，采用Ф17.8 mm×6300 mm 的让压锚索，锚固深度为6100 mm，外露长度为200 mm，锚索托盘采用300 mm×300 mm×16 mm 的钢板托盘。

（3）金属网

顶网与帮网网孔规格分别为50 mm×50 mm 和100 mm×100 mm，金属网之间采用16#铅丝连接。

（4）支护注意事项

在巷道交叉点等位置可依据现场情况缩小锚杆间排距，以确保安全。可依据直接顶厚度和破碎程度确定支护方案，当直接顶厚度＞5.0 m 且顶板完整时，采用上述支护方案；当直接顶厚度＜5.0 m 时，缩小顶板锚杆（索）间排距，锚杆间排距＜1000 mm，锚索排距＜3000 mm（实际工作中，具体支护参数需根据地质条件采用理论计算法进行确定）；当直接顶厚度＜5.0 m 且顶板破碎或遇断层等地质构造段时，在上述基础上，局部喷射混凝土密闭围岩或采用棚式支护。

图2 工作面进风顺槽支护断面图

3.2 支护效果评价

在15203 工作面进风顺槽掘进时，每隔50 m 布置监测传感器对顶板离层量进行监测，共布置20 台。

图3 工作面进风顺槽顶板离层量

选取8 个监测站的离层量监测数据对15203 工作面进风顺槽的离层量进行综合评价，如图3 所示。工作面顶板离层量控制在22～29 mm 之间，虽有一定的离层现象，但最大离层量控制在29 mm 左右，且随工作面的推进离层量逐渐趋于稳定。可见，15203 工作面进风顺槽采用“锚杆+锚索+金属网”的让压支护技术取得了较好的支护效果。

4 结 论

针对15203 工作面进风顺槽地应力较大的问题，提出采用“让压锚杆+让压锚索+金属网”的支护技术。通过监测15203 工作面进风顺槽顶板离层量，最大离层量控制在29 mm 左右，所采用的支护方案取得了较好的支护效果。