前言：尋找寫作靈感？中文期刊網用心挑選的煤礦巷道圍巖錨桿技術工程研究，希望能為您的閱讀和創作帶來靈感，歡迎大家閱讀并分享。
［摘要］針對回坡底煤礦1021巷道頂板破碎嚴重，巷道圍巖變形大的問題，分析原有支護方案的弊端，提出了圍巖錨桿協同錨固技術方案。在改進后的方案下，巷道圍巖變形及變形速率都得到了有效地控制，保證了工作面的安全回采。
［關鍵詞］頂板破碎；圍巖錨桿協同錨固技術；圍巖變形；變形速率
0引言
破碎頂板支護一直是煤礦安全生產的難題，不同地質狀況下頂板破碎狀況不同，支護方案也有較大差異［1-3］。針對回坡底煤礦1021巷道頂板破碎的問題，提出了協同錨固技術，有效控制了圍巖的變形，為安全生產提供了重要保障。
1工程概況
回坡底煤礦1021巷道掘進與開切眼貫通后，形成完整的11-102回采工作面，構成了完整的運輸系統和通風系統。1021巷道地質儲存狀況如下：目前11-102工作面采用后退式順序回采11#煤，煤層的直接頂為平均厚度3.6m泥巖，底板巖性為平均厚度2.5m泥巖，老頂為平均厚度2.5m粉砂巖。東一采區11-102綜采工作面結合相鄰10-103綜采工作面及上分層已采10-102綜采工作面布置情況，同時結合東一采區相鄰已采11-105綜采工作面布置情況及回采期間的頂板壓力分布影響分析，11-102綜采工作面為10-102綜采工作面下組煤，考慮受到上分層10-102綜采工作面（已采）及相鄰工作面（10-103綜采工作面）回采期間的采動壓力分布影響，為進一步減輕工作面順槽巷道在掘進期間所受上分層已掘巷道頂板的壓力，11-102綜采工作面采用11-1021巷內錯上分層10-1021巷10m（中至中）布置，現場11-1021巷與原10-1032巷留設40m（中至中）保安煤柱。11-1021巷受上層煤采空區、10-103工作面采動以及頂板淋水影響，其頂板較為破碎，圍巖破碎情況嚴重。因此，為保證11-102工作面通風和運輸順暢以及人員安全，有必要開展巷道圍巖錨桿協同錨固技術研究。
2協同錨固方案設計
2.1巷道原支護方案及存在問題。1021巷道原支護方案如下：（1）對于泥巖頂板采用規格800mm×800mm的錨索掛網+鋼筋梯進行永久支護，并通過間排1600mm×2400mm錨桿加強支護。（2）頂板臨時支護以錨索鋪設為基準，在中線位置及距離中線1.5m的位置分別布置3根長3.2m的錨索進行臨時支護。（3）為了防止巷道兩幫發生嚴重變形，兩幫采用錨桿掛網的方式進行支護，錨桿規格為18mm×2000mm，間排距為800mm×850mm。具體支護方法如下：左、右幫在距離頂板約200mm的位置架設第1根錨桿，然后按照排距850mm依次安裝錨桿，最后1根錨桿距離底板約700mm；錨桿支護后保證滯后迎頭距離<1.4m的距離。（4）對于錨桿支護，每根錨桿使用3卷樹脂錨固劑錨固，幫補錨桿則使用1卷樹脂錨固劑錨固。在此支護方案基礎上，回坡底煤礦在2019年8月發生了一次冒頂事故，雖然沒有造成人員傷亡，但是嚴重影響了生產的安全進行。經過大量的實際調研及工作人員的經驗交流，發現原有支護方案并不能與圍巖形成協同控制作用，因此導致巖層離層現象嚴重，當巖層受力過大時，錨桿出現折斷現象，致使支護范圍不斷縮短，最終導致了冒頂事故的發生。
2.2協同錨固方案設計。為了達到安全高效生產的目的，結合礦井圍巖巖性及變形情況，回坡底煤礦提出高強度、高預緊錨固力、低密度的支護設計理念，協同錨固方案設計如圖1所示。協同錨固具體方案如下：（1）為了提高巷道錨桿支護的強度和剛度，錨桿規格更換為準20mm×2500mm高強度錨桿，錨索規格更換為準18.9mm×8200mm，頂板錨桿的鉆孔以中線為基礎，以均勻對稱的方式向兩幫延伸，位于巷道拐角處的錨桿架設確保與垂直方向的夾角在30°～45°，頂板共鋪設6根錨桿，間排距如圖1所示。（2）巷道左幫錨桿間距為900mm，排距為800mm，共架設3個錨桿，巷道底角錨桿距離底板的距離>350mm，且與水平方向的夾角在30°～45°，上角錨桿水平方向的夾角維持在15°左右。因為巷道左幫為高幫，為了減少對采煤機回采工作的影響，左幫錨桿采用玻璃鋼錨桿保證支護的強度；巷道右幫錨桿間距為800mm，排距為800mm，共架設3個錨桿，巷道底角錨桿距離底板的距離>350mm，且與水平方向的夾角處于30°～45°，上角錨桿與水平方向的夾角維持在15°左右。（3）錨索之間的間距為1800mm，排距為1600mm，位于巷道中線的錨索采用豎直方向安裝，靠近巷道頂板拐角處的錨索需保證與垂直方向的夾角維持在30°，與巷道兩幫的距離控制在500mm范圍內，充分發揮錨索的斜拉作用，在施工過程中，需加強對巷道拐角處鉆孔角度的監測，這是協同錨固方案控制圍巖變形的關鍵。（4）錨桿采用鋼筋梯縱向連接方式，連接示意如圖1（b）所示。因為1021巷道頂板破碎嚴重，且為復合頂板，所以采用連續連接的方式。（5）根據生產實際情況，工作面在回采過程中有輕微的底鼓現象且頂板破碎嚴重，因此必須嚴格按照錨固方案設計進行施工。
3巷道協同錨固效果
協同錨固方案用于控制1021巷道圍巖變形，新方案實施后，通過監測巷道圍巖變形數據來評價支護效果。本次監測以頂板沉降量及頂板沉降速率、兩幫收斂量及兩幫收斂速率、底板鼓起量及底板鼓起速率3個大方面進行評價，選取具有代表性的3個測點數據繪制圍巖變形隨時間的變化規律，如圖2所示。本次監測時間維持90d，確保每天都進行位移的測量，從圖2中可以看出，不同測點監測到的位移變化量雖然有差異，但是整體的變化規律一致。在監測天數為80d的時候，頂板下沉量、兩幫收斂量以及底板鼓起量都達到最大值，分別為92、86、83mm，變形速率則在27d后均明顯變小，最終降為0，表明在整個工作面回采的過程中，高強度、高預緊力錨桿的協同支護作用始終控制著圍巖的變形，確保了安全生產的順利進行。在監測的90d內，巷道變形量較小，未發生冒頂事故，證明了該支護方案的可行性。
4結語
回坡底煤礦1021巷道頂板破碎嚴重，在原支護方案下，巷道發生冒頂事故，為了保證回采工作的安全進行，提出高強度、高預緊錨固力、低密度的協同錨桿支護理念，在錨桿錨索合理間距的布置及巷道拐角處嚴格的施工要求下，完成了協同錨固方案的設計，通過不同測點巷道圍巖的變形量及變形速率的數據觀察，得到協同錨固方案有效控制的巷道圍巖的變形量和變形速率，為安全回采提供了保障。
［參考文獻］
［1］楊軍，石海洋，齊干.巷道底角錨桿控制底鼓機理及選型試驗［J］.采礦與安全工程學報，2016，33（4）:643-648.
［2］龍景奎，蔣斌松，劉剛，等.巷道圍巖協同錨固系統及其作用機理研究與應用［J］.煤炭學報，2012，37（3）:374-378.
［3］劉剛，龍景奎，劉學強.巷道穩定的協同學原理及應用技術［J］.煤炭學報，2012，37（12）：1975-1980.
作者:劉林鵬 單位:山西大同大學煤炭工程學院
