綜放面騎跨下位煤層大巷群不等強讓壓支護

魯喜輝，張 文，丁樹林，吳 銳

（1.中煤平朔集團有限公司，山西 朔州0 360062；2.中國礦業大學 礦業工程學院，江蘇 徐州 221008）

平朔井東煤業有限公司是一座高產高效的現代化礦井，目前全部采用長壁式綜放開采方法。礦井4402 工作面是4煤的最后一個工作面，該面騎跨9煤3條大巷，此騎跨采既不同于一般的跨采，也不同一般的鄰近層的回采，而是騎跨采巷道走向與工作面推進方向平行，對3條大巷的影響較大，造成3條大巷控制難度大大增加〔1-2〕。因此，對綜放面騎跨大巷群的加固技術進行了研究。

1 采礦地質條件概況

井東煤業主采4煤、9煤及11煤，其中4煤厚度10.37～12.40m，平均厚度11.4m，傾角0°～4°。4402工作面長度130m，輔運順槽掘進長度715 m，主運順槽掘進長度770m，工作面可采資源約1.2 Mt。

4402工作面底板距離9煤底板為40～50m，在4402工作面推進方向的中部左右位置兩者間距最小，為40m，4402工作面推進方向越靠近端頭兩者間距越大，達50m，9煤大巷間留設煤柱寬度為25m，4402工作面與9煤3條大巷位置關系見圖1。

圖1 4402工作面騎跨9煤大巷群位置關系平面

2 騎跨采動壓巷道不等強讓壓支護原理與手段

2.1 騎跨采動壓巷道不等強讓壓支護原理

由于巷道斷面不同，斷面周邊受力不同，造成圍巖應力呈現非均勻分布狀態，這一點在巷道支護時，往往被忽略，在進行巷道支護設計時，加上施工的方便，往往采用等強支護，特別是在壓力比較小的地段，巷道變形比較小，圍巖穩定性好的情況下，應用較廣泛。

然而受強烈動壓影響的巷道中，應用效果很不理想，其主要原因是動壓巷道的變形破壞往往是在應力高變形大的部位首先發生破壞，造成整個支護系統失效。在應力較高的區域，一味提高支護強度，是不科學的，也是不經濟的，同時支護效果反而不理想，基于此提出了不等強讓壓支護技術，針對不同類型的巷道，采用不同技術措施。

所謂不等強讓壓支護，是以基本支護為基礎，針對需控部位進行加強支護，如果巷道圍巖應力較高，需控部位需要先讓壓后抗壓的支護方法，實現讓抗協調、邊讓邊抗，變形大的部位采用高強錨桿（索）加強支護，特別破碎部位進行注漿加固圍巖，改變圍巖結構，提高圍巖強度，增大圍巖的可錨性，進而形成了不等強讓壓支護技術體系。

2.2 需控部位讓壓支護手段

采用“高強高預應力讓壓錨桿”和“鳥巢錨索”對應力較高的需控部位進行讓壓支護，以達到卸壓護巷的目的。

（1）高強高預應力讓壓錨桿

高強高預應力讓壓錨桿是一種新型錨桿，其高強度、高預應力及讓壓功能能有效控制所騎跨的大巷群受上位工作面采動動壓影響下的變形，從而維護巷道圍巖的穩定。高強高預應力讓壓錨桿的構造（見圖2），與普通的錨桿相比，高強高預應力讓壓錨桿在錨桿托盤與螺母之間增加了讓壓管，當錨桿由于采動支承壓力而產生較大的受力時，讓壓管能夠通過自身的讓壓變形使圍巖卸壓，從而降低了錨桿的載荷，并充分發揮了圍巖承載能力，有效地控制了巷道的大變形。

圖2 高強讓壓錨桿示意

（2）鳥巢錨索

鳥巢錨索的結構特點是在鋼絞線中加工了鳥巢（見圖3），鳥巢具有以下作用：①鳥巢可以起到均勻攪拌樹脂的作用，從而增加錨索的拉拔力；②鳥巢錨索的鳥巢是中空的，樹脂攪拌過程中，樹脂可充滿鳥巢空間，增加了樹脂和錨索的整體性，從而加強了錨索的錨固性能。

圖3 鳥巢錨索結構

3 騎跨采巷道圍巖控制技術

3.1 巷道需控區域的確定

受采動影響強烈需控巷道段是指：①9煤大巷處于斷層破碎帶影響范圍內、巷道頂板完整性差且9 煤底板與4402工作面底板垂距較小的地段；②大巷與大巷聯絡巷交叉處、大巷與9煤工作面順槽交叉處等大斷面巷道地段。

圖4為沿著4402 工作面走向方向作剖面所形成的4402工作面與9煤底板等高線圖，從圖中可知，在4402工作面推進方向的中部，受F21斷層的影響（見圖5），4402工作面底板與9煤底板的間距最小，為39.8m，其它區域兩者的間距都在42m 以上。因此，在4402工作面回采前應對受F21影響的9煤大巷區域進行加固。

圖4 4402工作面與9煤底板等高線

此外，9煤大巷的F29、F46、F27、F20斷層，受上位工作面采動影響后斷層破碎帶范圍將加大，巷道礦壓顯現更加強烈，導致9煤大巷圍巖破碎，圍巖變形量增大。

根據F29、F46、F27、F21、F20斷層所在位置，將受斷層影響采動強烈需控巷道段為3 個加固塊段，即A、B、C 加固段，加固范圍是以斷層破碎帶為中心，往前及往后加固10 m。大巷與大巷聯絡巷交叉處、大巷與9煤工作面順槽交叉處等大斷面巷道需控段（見圖5），已用小方框標出，也將受到強烈的采動影響，需提前加固。

圖5 9煤大巷群加固區段示意

3.2 巷道需控區域的加固方案

回風大巷、運輸大巷、輔運大巷內受采動影響強烈需控巷道段采用注漿錨桿+讓壓錨桿+鳥巢錨索+鋼帶+金屬網+噴漿組合式動態加固的技術方案，支護參數見圖6。

圖6 大巷需控區域支護參數

4 騎跨采巷道加固效果分析

為檢驗不等強讓壓支護技術在騎跨采需控巷道段加固中的效果，在4402綜放面回采期間對9煤大巷群進行了礦壓觀測，經過60天的表面位移觀測，得到了實測值，以回風大巷為例，由監測數據繪制的大巷監測斷面的表面位移與監測時間曲線圖，由圖7可得通過加固后，大巷圍巖變形較小，圍巖穩定，支護效果好。

圖7 回風大巷頂板下沉與觀測時間關系曲線

5 結語

安裝高強讓壓錨桿后，當錨桿由于采動支承壓力而產生較大的受力時，讓壓管能夠通過自身的讓壓變形使圍巖卸壓，從而有效地控制了巷道的大變形。

在大巷需控區采用注漿錨桿+讓壓錨桿+鳥巢錨索+鋼帶+金屬網+噴漿的組合式動態方案加固后，大巷群圍巖變形小，圍巖穩定，支護效果好。

〔1〕朱慶華.深部騎跨采巷道圍巖變形力學分析及穩定性控制研究〔D〕.徐州：中國礦業大學，2010.

〔2〕謝文兵，史振凡，殷少舉.近距離跨采對巷道圍巖穩定性影響分析〔J〕.巖石力學與工程學報，2004，23（12）：1987-1991.