李 翔

（汾西礦業(yè)集團兩渡煤業(yè)，山西 靈石 030600）

引言

通過高應(yīng)力錨網(wǎng)支護技術(shù)的應(yīng)用，可以充分實現(xiàn)對煤礦巷道圍巖結(jié)構(gòu)的主動性支護效果，有效防止煤礦巷道產(chǎn)生嚴重的收縮變形問題。針對我國某地區(qū)一處煤礦開采工作展開分析和研究，該煤礦巷道在支護工的過程中，通過使用普通的錨網(wǎng)索進行支護，因為受到采空區(qū)域所產(chǎn)生的側(cè)向壓力的影響，同時開采工作面超前支護結(jié)構(gòu)壓力過大，造成煤礦巷道出現(xiàn)比較明顯的變形問題，對整個煤礦開采工作的順利進行造成了嚴重的影響。因此，通過使用普通的錨索支護方法，無法實現(xiàn)對煤礦巷道的全面支護工作要求。而使用高預(yù)應(yīng)力錨網(wǎng)索支護技術(shù)，可有效解決以往支護工作中存在的缺陷和不足。

1 回采巷道原有支護工作方案分析

在本次研究工作當中，回采巷道原有的支護結(jié)構(gòu)采用的是普通錨網(wǎng)索支護方式，回采巷道過斷層結(jié)構(gòu)部分通過“U”形鋼銅支架結(jié)構(gòu)來進行支撐，原有的支護工作方案當中，頂錨桿使用的是20 mm×2 500 mm的螺紋鋼錨桿來進行支撐，頂錨鎖結(jié)構(gòu)使用的是21.5 mm×5 700 mm的鋼絞繩，巷道邊部模塊使用的是18 mm×2 000 mm的數(shù)值錨桿，側(cè)面所使用的是15.5 mm×4 500 mm的鋼腳繩，頂錨桿和幫錨桿之間的間距大小為900 mm，其中幫錨索網(wǎng)設(shè)置在采空區(qū)域的側(cè)圍柱部分，頂板和兩幫所鋪設(shè)的金屬網(wǎng)規(guī)格大小為2 400 mm×1 100 mm的菱形網(wǎng)結(jié)構(gòu)。

根據(jù)巷道回臺支護工作經(jīng)驗分析可以看出，傳統(tǒng)所使用的普通錨網(wǎng)支護工作效果，無法有效滿足回采巷道的斷面工作要求，同時煤礦巷道兩邊的收縮變形問題比較明顯，尤其是針對斷層部分所產(chǎn)生的巷道吊頂問題更加明顯，局部支護結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性有所不足，因此直接影響到整個煤礦開采工作面的安全性和穩(wěn)定性?；夭上锏浪a(chǎn)生的收縮變形問題，主要表現(xiàn)在兩幫收縮和底部凸起的形式，局部區(qū)域會出現(xiàn)比較明顯的頂板下沉現(xiàn)象，同時在回采工作過程中回采巷道收縮總量可以達到1 050 mm，底部的突起量最大可以達到650 mm。整體而言，整個回采巷道的構(gòu)造帶附近區(qū)域產(chǎn)生的不穩(wěn)定性現(xiàn)象比較明顯，根據(jù)工作人員的進一步勘查分析可以看出，通過普通的錨網(wǎng)索支護工作方法，在整個煤層結(jié)構(gòu)和頂板交界位置的支護安全性也有所不足，形成整個支護體系產(chǎn)生明顯的失效現(xiàn)象，并且頂板的暴露傾向性更加明顯，很容易影響到回采工作面的正常開采工作，如果沒有及時進行加固處理會造成更加嚴重的安全事故。

2 高預(yù)應(yīng)力錨網(wǎng)索支護技術(shù)的具體應(yīng)用

2.1 高預(yù)應(yīng)力支護理論分析

在回采巷道支護工作過程中，通過預(yù)應(yīng)力支護施工主要指的是將錨索的一端直接錨固在巖石結(jié)構(gòu)當中，然后在自由端進行張拉，回采巷道當中存在的一些不穩(wěn)定性巖石條件進行加壓加固處理。通過高預(yù)應(yīng)力支護施工要求，對巖石結(jié)構(gòu)所施加的預(yù)應(yīng)力不能低于300 kN，屬于一種主動支護工作方法。在高預(yù)應(yīng)力作用條件下，圍巖結(jié)構(gòu)會產(chǎn)生強大的壓縮力作用，可以進一步提高圍巖結(jié)構(gòu)的整體性以及承載能力，同時還可以有效控制煤礦巷道圍巖結(jié)構(gòu)出現(xiàn)的早期變形以及頂板離層問題[1-2]。通過預(yù)應(yīng)力錨索支護施工技術(shù)的有效應(yīng)用，可以保證支護結(jié)構(gòu)可以和圍巖結(jié)構(gòu)之間形成完整的復(fù)合體，提高支護巖體結(jié)構(gòu)的抗剪切能力和抗拉能力，防止采空區(qū)域所生成的側(cè)向壓力對回采巷道的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性產(chǎn)生不良影響，以提高回采巷道的工作安全性。

2.2 高預(yù)應(yīng)力錨網(wǎng)索支護方案的分析

通過對本次回采巷道煤層原支護施工方法所產(chǎn)生的巷道變形問題進行分析和研究，工作人員認為通過合理選擇回采巷道的支護工作方法，是提高巷道結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的有效方式。充分考慮到本次回采工作面煤層結(jié)構(gòu)的特性情況，巷道構(gòu)造因素影響煤礦厚度以及煤礦巷道斷面要求等，決定在該煤礦開采工作當中，針對回采巷道使用高預(yù)應(yīng)力錨網(wǎng)索進行支護，以此來有效提高回采巷道結(jié)構(gòu)的安全性和穩(wěn)定性。

在頂板支護工作過程中，頂部錨桿選用的是20 mm×2 000 mm的高強度鋼筋螺紋鋼桿結(jié)構(gòu)，鋼托盤的規(guī)格大小為150 mm×150 mm×10 mm，錨桿的排間距大小設(shè)定為950 mm×900 mm 每一根錨桿使用MSK2380型錨固劑對其進行加固處理，同時使用21.5 mm×6 500 mm的鋼絞線材料。鋼托盤規(guī)格為300 mm×300 mm×15 mm，錨索的排間距設(shè)定為900 mm，同時每兩排設(shè)置4 根錨索，分別根據(jù)不同的錨孔位置來進行加固處理，頂網(wǎng)部分使用的是2 100 mm×1 000 mm 鋼筋網(wǎng)結(jié)構(gòu)，每排共設(shè)置出兩片呈橫向鋪設(shè)。

回采巷道兩幫位置支護工作使用的是20 mm×2 000 mm的高強度螺旋鋼錨桿材料，托盤規(guī)格和頂部錨桿規(guī)格保持相同，錨桿之間的排間距大小設(shè)定為800 mm×900 mm，其中頂角錨桿距離頂板位置為350 mm 和水平方向呈25°角。錨固力大小不能低于75 kN。錨索之間的排間距設(shè)置為900 mm×1 600 mm，錨固方法和頂部錨索加固方法保持相同，預(yù)應(yīng)力大小不能小于300 kN。

2.3 支護工作效果分析

通過使用高預(yù)應(yīng)力錨網(wǎng)支護技術(shù)，整體的支護部的效果非常明顯。通過實際勘察工作發(fā)現(xiàn)，煤礦巷道收縮變形量超過75%以上，出現(xiàn)在回采工作面的超前段，因此在該回采工作面的回風(fēng)巷道，距離開采場100 m 范圍之內(nèi)設(shè)置出十字交叉測量點，可以對煤礦巷道的圍巖結(jié)構(gòu)變形情況進行實時性觀測，相關(guān)工作人員通過實際觀測工作結(jié)果分析可以得出，隨著回采工作的進一步推進，頂板底部累計收縮變形量達到了228 mm，設(shè)計高度達到了7.5%，同時頂板底板位置的收縮變形量，主要出現(xiàn)在開采場前方的25 m 范圍之內(nèi)，大約占到總收縮變形量的83%左右，兩側(cè)位置的累計收縮變形量為540 mm。收縮量達到設(shè)計尺寸的10.5%，幫收斂變形問題主要發(fā)生在開采場前方的30 m 范圍之內(nèi)，為了充分了解回采巷道頂板內(nèi)部的整體情況，在采場前方區(qū)域50 m 范圍之內(nèi)，向頂板位置進行打孔勘察。通過勘查工作結(jié)果可以得出，頂板距離頂煤層和頂板交接位置，離層量最大為12 mm，平均大小為4.3 mm，離層情況并不是非常明顯。由此可以看出，在本次回采巷道當中，通過高預(yù)應(yīng)力錨網(wǎng)索支護工作方法，可以進一步提高巷道支護結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性，巷道變形量和頂板的離層量相對較小，可以充分滿足煤礦開采工作面的實際要求。

3 結(jié)語

在煤礦開采工作過程中，由于以往的煤礦巷道支護施工技術(shù)在應(yīng)用過程中存在一定的技術(shù)缺陷和不足，經(jīng)常會造成煤礦巷道局部支撐穩(wěn)定性不足[3]，對煤礦巷道的結(jié)構(gòu)安全性造成了嚴重的影響。高預(yù)應(yīng)力錨網(wǎng)索支護技術(shù)在回采巷道的支護工作中表現(xiàn)出了非常明顯的優(yōu)勢，可以全面提高回采巷道結(jié)構(gòu)的安全性。