注漿錨索在采煤工作面超前支護(hù)中的應(yīng)用

臧德梁

（新汶礦業(yè)集團(tuán)內(nèi)蒙古福城礦業(yè)有限公司，內(nèi)蒙古 鄂托克前旗 016200）

內(nèi)蒙古福城礦業(yè)有限公司回采工作面超前支護(hù)一般采用超前支架或單體配鉸接頂梁進(jìn)行支護(hù)。采用單體配鉸接頂梁支護(hù)，支回柱勞動強(qiáng)度大且施工存在較大安全風(fēng)險，采用超前支架支護(hù)雖然支護(hù)強(qiáng)度較大，但是受井下采場局限性影響較大，大傾角工作面超前支架頂梁與頂板為線接觸，推移步距受截深影響，造成對頂板反復(fù)支撐，容易造成對頂板與原有支護(hù)的破壞，因此大傾角工作面不宜使用超前支架進(jìn)行支護(hù)。采用以上兩種模式支護(hù)都具有較大局限性，既不利于安全，也無法保證工作面安全高效推采。

1 概況

內(nèi)蒙古福城礦業(yè)有限公司1905N 工作面位于+150 m 水平一采區(qū)，工作面標(biāo)高+400～+668 m，地面標(biāo)高+1250.8～ +1259.8 m，平均埋深855.3 m。1905N 工作面走向長1760 m，傾斜寬172.5 m，平均煤厚3.57 m。1905N 工作面開采范圍煤層頂板為灰?guī)r，堅硬，平均厚2.3 m；其上為粉砂巖，鈣質(zhì)膠結(jié)，平均厚6.7 m。9 煤底板為淺灰色粉砂巖，斜層理結(jié)構(gòu)，鈣質(zhì)膠結(jié)，夾有泥質(zhì)條帶，平均厚2.5 m；再下為10 號煤，厚0.8 m；再下為粉砂巖，斜層理結(jié)構(gòu)，鈣質(zhì)膠結(jié)，夾有泥質(zhì)條帶，平均厚1.9 m。

2 巷道支護(hù)工藝

2.1 巷道原支護(hù)

1905N 回風(fēng)巷采用錨帶網(wǎng)+錨索支護(hù)頂板，斷面形狀為梯形，凈寬×中凈高=4.0×3.8 m，S荒=16.3 m2，S凈=15.2 m2。在巷道下幫施工毛水溝（規(guī)格：凈寬×凈深=0.4×0.4 m）。如圖1 所示。

頂板：采用MSGLD-600(X)等強(qiáng)螺紋鋼式樹脂錨桿（Φ22×L2200 mm）配W 鋼帶支護(hù)，錨桿間排距1000×1000 mm，網(wǎng)采用鋼塑復(fù)合網(wǎng)。

兩幫：采用MSGLD-600(X)等強(qiáng)螺紋鋼式樹脂錨桿（Φ22×L2200 mm）配W 鋼帶支護(hù)，上幫間距1200 mm，下幫間距1000 mm，排距均為1000 mm。上幫采用鋼塑復(fù)合網(wǎng)，下幫采用雙向塑料拉伸網(wǎng)。在巷道上幫自底板往上2～2.5 m 位置，沿巷道走向打設(shè)一排護(hù)幫錨索加強(qiáng)支護(hù)。

2.2 回采巷道原超前支護(hù)參數(shù)

上超前支護(hù)：采用兩排單體液壓支柱配HDJB-1200 型金屬鉸接頂梁（若頂板破碎時，采取加密支護(hù)），頂梁走向鉸接，支護(hù)長度自切頂排不小于50 m。

2.3 新型超前支護(hù)系統(tǒng)

上超前支護(hù)：超前打設(shè)注漿錨索加固頂板，支設(shè)單排柱梁作為超前支護(hù)。注漿錨索沿巷道中心線與原巷道錨索間隔布置，間排距2000×3000 mm。錨索采用礦用中空注漿錨索SKZ22-1/1860，長度6.2 m，錨索外露長度150～250 mm，樹脂錨固長度1000～1500 mm。

圖1 1905N 回風(fēng)巷超前支護(hù)優(yōu)化后巷道支護(hù)圖

1905N 工作面于2 月25 日開始在原支護(hù)基礎(chǔ)上超前打設(shè)注漿錨索加固頂板，支設(shè)單排柱梁作為超前支護(hù)，逐步取消超前支護(hù)。截至4 月9 日已加強(qiáng)支護(hù)235 m，采用單排超前支護(hù)方式安全推采120 m。

3 礦壓觀測

3.1 觀測方案

（1）采用十字布點法進(jìn)行表面位移觀測

① 巷道內(nèi)每隔10 m 設(shè)一個“十”字測點，利用巷幫成對錨桿對兩幫移近量進(jìn)行觀測，利用頂板錨桿垂直底板對頂?shù)装逡平窟M(jìn)行觀測。

② 距離工作面20 m范圍的測點每班觀測一次，20～50 m 范圍內(nèi)每天觀測一次，距離工作面50 m 范圍以外的測點每周觀測一次。

（2）頂板離層觀測

在超前200 m 范圍內(nèi)每30 m 安設(shè)一組頂板離層儀，重點觀測取消超前情況下頂板離層情況。

（3）應(yīng)力在線監(jiān)測

通過煤體應(yīng)力在線監(jiān)測，判斷工作面正常推采情況下超前范圍內(nèi)應(yīng)力變化情況。

（4）微震監(jiān)測系統(tǒng)對比分析

通過對不同支護(hù)參數(shù)下微震監(jiān)測能量事件分布分析，判斷支護(hù)可靠性。

3.2 觀測數(shù)據(jù)及分析

3.2.1 表面位移觀測

施工期間，在取消超前范圍內(nèi)設(shè)置巷道圍巖位移監(jiān)測站，通過3 月1 日至4 月1 日對超前60 m范圍內(nèi)現(xiàn)場觀測記錄，每9～10 d 觀測一組數(shù)據(jù)，得到數(shù)據(jù)變化量匯總表如1 所示。

表1 表面位移記錄表

3.2.2 頂板離層儀觀測

1#頂板離層儀2019 年3 月1 日安裝，安裝位置在出口外50 m 處，頂板為砂質(zhì)泥巖，從安裝起共觀測數(shù)據(jù)12 組。內(nèi)外離層總變化量為3 mm，自1 日設(shè)點開始，錨固范圍內(nèi)外無離層現(xiàn)象，基本穩(wěn)定。

2#頂板離層儀2019 年3 月1 日安裝，安裝位置出口外80 m 處，頂板為砂質(zhì)泥巖，從3 月1 日共觀測數(shù)據(jù)14 組。內(nèi)外離層總變化量為2 mm，自2 號設(shè)點開始，至3 月11 日錨固范圍內(nèi)離層2 mm，深基點這段時間內(nèi)離層1 mm，淺基點離層1 mm，錨固范圍內(nèi)外基本穩(wěn)定。

3#頂板離層儀 2019 年3 月1 日安裝，安裝位置出口外110 m 處，頂板為砂質(zhì)泥巖，從3 月1 日共觀測數(shù)據(jù)14 組。內(nèi)外離層總變化量為5 mm，淺基點離層量0 mm，深基點離層量5 mm。

4#頂板離層儀2019 年3 月1 日安裝，安裝位置出口外140 m 處，頂板為砂質(zhì)泥巖，從3 月1 日共觀測數(shù)據(jù)15 組。內(nèi)外離層總變化量為0 mm，自4日設(shè)點開始，至3 月31 日錨固范圍內(nèi)離層0 mm，外離層量0 mm，錨固范圍內(nèi)外基本穩(wěn)定。

從1#～4#4 個頂板離層儀觀測數(shù)據(jù)可以看出，巷道6 m 范圍內(nèi)頂板未發(fā)生離層現(xiàn)象，現(xiàn)場支護(hù)可以滿足巷道變形的要求。

3.2.3 應(yīng)力在線監(jiān)測

表2 1905N 工作面應(yīng)力在線監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)日報表

通過對取消超前支護(hù)段3 月10 日至4 月10 日巷道應(yīng)力數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，超前范圍內(nèi)煤體應(yīng)力最大值7.2 MPa，無能量異?，F(xiàn)象。

3.2.4 微震監(jiān)測數(shù)據(jù)對比分析

2.10 日—3.10 日1905N 工作面微震監(jiān)測數(shù)據(jù)分析見圖2，3.11 日—4.10 日1905N 工作面微震監(jiān)測數(shù)據(jù)分析見圖3。

圖2 1905N 工作面微震監(jiān)測數(shù)據(jù)分析（2.10—3.10 日）

圖3 1905N 工作面微震監(jiān)測數(shù)據(jù)分析（3.11—4.10 日）

通過圖2 與圖3 對比分析，取消超前支護(hù)后，能量分布無明顯增加，超前范圍內(nèi)能量事件雖有所集中，但無大的能量事件，說明目前支護(hù)方式能夠滿足現(xiàn)場要求。

4 結(jié)論

（1）采取新型超前支護(hù)系統(tǒng)后，超前范圍內(nèi)回風(fēng)巷兩幫變形量在300～600 mm 之間，頂?shù)装逡七M(jìn)量在200～300 mm 之間，變形量在允許范圍內(nèi)。

（2）通過頂板離層儀觀測，超前范圍內(nèi)頂板離層基本無變化，最大值為3 mm，說明注漿錨索支護(hù)可靠，支護(hù)強(qiáng)度能夠滿足現(xiàn)場要求。

（3）通過礦壓觀測分析，在目前采場條件下現(xiàn)場支護(hù)設(shè)計能夠滿足現(xiàn)場要求。