井下巷道全錨索支護方案研究

董晶晶

(晉能控股集團長平公司，山西 晉城 048000)

引 言

長平公司地質條件復雜，巷道在永久支護后，常因頂板破碎、不穩(wěn)定，出現網兜、離層，若不及時處理會發(fā)生頂板冒落，嚴重影響礦井的安全生產，所以，部分巷道在使用期間需進行二次補強支護，耗費大量的人力和物力。因此，巷道在掘進期間加強支護，避免二次維護，具有重要意義。

1 全錨索支護工藝概況

長平公司在53082巷(采面順槽巷)、五盤區(qū)第一回風巷(公共大巷)、5304底抽一巷(底抽巷)、53032巷(半煤巖巷)等多條巷道試驗全錨索支護方式。全錨索支護方式主要是在巷道頂板施工頂錨索代替原有的錨桿進行支護，并對錨桿錨索支護的頂錨索進行加長支護，其主要作用是更好的對直接頂和老頂起到懸吊作用，更大限度的控制偽頂和直接頂的離層儀情況，從而達到減少巷道圍巖變形、避免二次維護的目的。

2 全錨索支護巷道合理性分析

2.1 巷道錨桿錨索支護方式具體實施方案及存在問題

長平公司原使用錨桿、錨索聯網對巷道頂板進行支護：每排施工5/6根長度為2 m左右的錨桿，加裝鋼筋托梁，錨桿排檔中間施工2/3根長度為6.3 m/8.3 m的錨索。錨桿錨固端固定在直接頂上，采用半長錨固方式，主要對巷道上覆偽頂起到懸吊和組合作用；錨索錨固端固定在堅硬的老頂上，采用端頭錨固的方式，主要對上覆直接頂起到懸吊作用。

由于長平公司直接頂厚度2 m～3 m，錨桿支護起不到對直接頂的懸吊作用，導致錨索承載能力大，巷道會出現頂板破碎、形成網兜、淺部離層明顯、圍巖不穩(wěn)定等情況，嚴重影響安全生產。因此，部分在用巷道出現以上情況時，需要二次補強維護。

2.2 巷道全錨索支護方式具體實施方案

長平公司在53082巷(采面順槽巷)、五盤區(qū)第一回風巷(公共大巷)、5304底抽一巷(底抽巷)、53032巷(半煤巖巷)等多條巷道試驗全錨索支護方式，全錨索支護方式主要是將巷道頂板錨桿錨索支護的(每排5/6)根錨桿改用長度為5.3 m的錨索，加裝單體錨索托盤，排檔中間施工的(2/3根)錨索加長至7.3/8.3 m。兩種錨索均采用端頭錨固，錨固端均固定在堅硬的老頂上，其作用為對巷道上覆偽頂和直接頂起到懸吊作用，但由于錨固端的位置不同，兩種錨索可相互減輕漲拉力。

2.3 兩種支護方式支護參數對比

巷道錨桿錨索支護方式：錨桿桿體長度2 000 mm/2 400 mm，直徑22 mm，錨固力為190 kN，預緊力矩為400 N·m，錨固長度設計值為1 208 mm；錨索長度6 300 mm/8 300 mm，直徑22 mm，錨固力設計值為350 kN，損失后不小于300 kN，錨固長度設計值為1 971 mm。

全錨索支護方式：代替錨桿支護的錨索長度為5 300 mm，原施工錨索加長至7 300 mm/8 300 mm，直徑均為22 mm，錨固力設計值均為350 kN，損失后不小于300 kN，錨固長度設計值為1 971 mm。

兩種支護方式對比，如表1所示。從表1中可看出，全錨索支護比錨桿錨索支護的承載長度、錨固力、錨固長度等支護強度進行了加強，全錨索支護后可更好的對巷道斷面提供保障。

表1 兩種支護方式對比圖表

3 全錨索支護方式效果論證

對53082巷(采面順槽巷)、五盤區(qū)第一回風巷(公共大巷)、5304底抽一巷(底抽巷)和53032巷(半煤巖巷)四種性質不同的在掘巷道通過圍巖變形觀測法對錨桿錨索支護和全錨索支護兩種支護方式進行對比：

1) 53082巷(采面順槽巷)錨桿錨索支護斷面頂底板日移近量在1.06 mm～1.09 mm，兩幫日收縮量在0.49 mm～1.22 mm之間。使用全錨索支護后頂底板日移近量在為0.37 mm，兩幫日收縮量為0.14 mm。

2) 五盤區(qū)第一回風巷(公共大巷)錨桿錨索支護斷面頂底板日移近量為1.05 mm，兩幫日收縮量為1.2 mm。使用全錨索支護后頂底板日移近量為0.3 mm，兩幫日收縮量為0.2 mm；5304底抽一巷(底抽巷)錨桿錨索支護斷面頂底板日移近量為0.26 mm，兩幫日收縮量為0.28 mm。使用全錨索支護后頂底板日移近量在0.1 mm～0.2 mm，兩幫日收縮量在0.15 mm～0.16 mm之間；53032巷(半煤巖巷)錨桿錨索支護斷面頂底板日移近量為2.89 mm，兩幫日收縮量為0.66 mm。使用全錨索支護后頂底板日移近量為0.54 mm，兩幫日收縮量為0.27 mm。

通過以上數據對比分析，53082巷和五盤區(qū)第一回風巷錨桿錨索支護斷面圍巖變形量較大，滿足不了要求，后期需進行二次維護，改用全錨索支護后，可有效控制圍巖變形情況。5304底抽一巷圍巖情況比較穩(wěn)定，錨桿錨索支護斷面圍巖變形不大，但使用全錨索支護后變形量減少了一半，可更好的對巷道圍巖進行保護。53032巷錨桿錨索支護斷面圍巖變形量大，滿足不了要求，使用全錨索支護后，圍巖變形大幅度的減少，但由于該段處于構造區(qū)域，圍巖變形比較明顯，需再加強支護，確保安全生產。具體對比表，如表2所示。

表2 錨桿錨索支護方式與全錨索支護方式對比表

4 結語

通過支護強度理論和圍巖變形觀測法證明，全錨索支護方式可有效提高支護承載能力，減少巷道圍巖變形情況，確保巷道斷面面積，使巷道在掘進過程中一次支護成形，避免巷道出現頂板破碎、離層、形成網兜、頂板冒落等現象，從而減少巷道的二次維護、降低支護成本和作業(yè)人員勞動強度，提高礦井生產效率，為安全生產提供了基礎的保障。