耿村煤矿高应力煤巷锚网支护技术研究

摘    要：针对耿村煤矿煤层厚度大，冲击地压强，井田压力大，巷道变形严重等情况，为使今后的巷道支护更加合理，减少巷道维修工程，以13230工作面为试验巷道，采用高预应力锚杆锚索组合支护系统对巷道进行支护，并在掘进期间利用钻孔、爆破和煤层注水进行联合卸压。自13230上巷从开始实施新的支护方案以来，围岩完整性得到较好控制，顶板下沉和地板底鼓均不明显。

关键词：巷道;锚网索;高应力;卸压

一、试验地点地质与生产条件

耿村煤矿13230工作面位于东三采区皮带下山东侧，13230上巷沿13210采空边缘掘进，与13210采空区之间净保护煤柱6m-8m，沿2-3煤底板留底煤厚约2m掘进，巷道掘进断面为三心拱形，掘进宽7500mm，高4600mm，长1088m。

2-3煤平均厚度10.2m，煤层倾角11°～13°，2-3煤无伪顶，直接顶为灰黑色、黑色泥岩，平均厚31.5m，泥岩之上为粉砂岩、中粒砂岩、泥岩互层。煤层直接底为灰色泥岩，平均厚度1.5m，老底为灰色、黑灰色细砂岩与粉砂岩互层，平均厚度12.5m。13230工作面平均采深622m，煤层顶部存在巨厚砾岩层，砾岩层厚约380m，与煤层层间距240m，处于冲击地压危险区域。13230上巷掘巷过程中将进行放炮卸压、钻孔卸压及煤层注水卸压。

二、 13230上巷锚杆支护设计优化

13230上巷断面尺寸如下：断面为三心拱形，掘进宽度7.5m，掘进高度4.6m。经过数值模拟分析，结合工程实践经验，确定13230上巷采用高预应力锚杆锚索组合支护系统，支护方案如下。

（一）顶板支护

锚杆形式和规格：杆体为22#左旋无纵筋螺纹钢筋，钢号为BHRB500号，长度2.4m，杆尾螺纹为M24。锚固方式：树脂加长锚固，采用两支树脂锚固剂，一支规格为MSCK2500，另一支规格为MSZ2360，钻头直径30mm，钻孔直径为30mm，锚固长度1200mm。锚杆布置：锚杆排距900mm，间距950mm，拱顶每排布置10根锚杆。锚杆角度：全部垂直拱顶布置。锚杆预紧扭矩：≥300Nm，禁止超过500Nm。

锚索：锚索形式和规格：锚索材料为18.9mm，17股高强度低松弛预应力钢绞线，长度6300mm和4300mm，钻头直径30mm，钻孔直径30mm。采用一支MSCK2500和两支MSZ2360树脂锚固剂锚固，锚固长度1520mm。锚索托板：采用300×300×14mm高强度可调心注浆托板及配套锁具，高度不低于60mm，承载能力不低于400kN。 锚索布置：每两排锚杆打设5 根锚索，锚索间距2850mm和1900mm，排距1800mm。锚索角度：全部垂直拱顶布置。要求锚索初始张拉不低于260kN，预紧力损失后不低于200kN。

（二）巷帮支护

锚杆形式和规格：杆体为22#左旋无纵筋螺纹钢筋，钢号为BHRB500号，长度2.4m，杆尾螺纹为M24。锚固方式：树脂加长锚固，采用两支树脂锚固剂，一支规格为MSCK2500，另一支规格为MSZ2360，钻头直径为30mm，钻孔直径30mm，锚固长度1200mm。

锚索形式和规格：锚索材料为18.9mm，17股高强度低松弛预应力钢绞线，长度4300mm，钻头直径30mm，钻孔直径30mm。采用一支MSCK2500和两支MSZ2360树脂锚固剂锚固，锚固长度1520mm。锚索托板：采用300×300×14mm高强度可调心托板及配套锁具，高度不低于60mm，承载能力不低于400kN。 锚索布置：每帮每两排锚杆打设1根锚索，锚索距离底板垂直距离为500mm，排距为1800mm。锚索角度：两帮锚索水平打设。锚索初始张拉不低于260kN，预紧力损失后不低于200kN。

三、掘进期间的卸压措施

（一）迎头爆破卸压

13230上巷在掘进正头布置两个爆破卸压钻孔，与巷道掘进方向一致，孔口距底板1.0～1.5m，距上下帮各1m，孔深20m，孔径125mm，卸压20m后可掘进10m，依此循环。

（二）下帮钻孔卸压

在13230上巷下帮每隔1m施工一个直径125mm卸压钻孔，钻孔倾角不超过+3°，距底板1-1.5m，孔深不低于20m，划分为危险区域的孔深不低于25m，卸压钻孔紧跟皮帶大架机尾，用黄泥封孔大于2m。

（三）煤层注水

13230上巷掘进期间，在下帮煤壁每隔10m施工一个注水钻孔，上下布置，深浅交替，上排孔距底板1.5m，孔深80m，坡度-1°，下排孔距底板1.2m，孔深90m，坡度-11°，钻孔直径75mm，注水压力不小于6.5MPa，单孔浅孔注水量290t，深孔注水量341t。单孔浅孔注水时间12d，深孔注水时间14d，采用水泥砂浆封孔，封孔长度不低于8m。注水时随时观察煤壁，当发现煤壁渗水或注水压力降至原压力的1/3时，方可停止注水。正在注水的钻孔，不得滞后掘进工作面100m。

（四）断底炮卸压

13230上巷断底炮布置包括两部分，一部分是两帮底角每间隔1m施工一个钻孔，与底板夹角为45°。另一部分是沿巷道走向每间隔20m施工一组横向断底爆破，每组施工三个钻孔，垂直底板钻进，钻孔施工见岩为止，钻孔施工完毕后间隔爆破，巷道一侧第1、3、5……个为爆破孔，第2、4、6……个孔为注水孔，炸药使用乳化炸药，钻孔深度小于6m时，装药用量为0.5节（0.9kg），钻孔深度大于6m时，装药用量为1节（1.8kg），巷道断底爆破完成后，将未爆破的钻孔连接上清水管，进行静压注水，断底爆破施工进度紧跟皮带大架。

四、实施效果

13230上巷从开始实施新的支护方案到目前正常回采，巷道锚杆锚索一级主动支护体系建立，保证了支护范围内围岩完整性，掘进和回采期间整体变形量不大，顶板下沉和地板底鼓均不明显，减少了巷道扩修次数，减轻了劳动强度和支护密度，降低了支护成本，提高了掘进、回采效率，有效降低了顶板冒落，地板底鼓的可能性和次数，大大提高了冲击地压防治效果，保证了矿井的安全生产。

参考文献：

[1]冯昊.采矿工程中的巷道掘进机支护探究[J].当代化工研究，2020.05：66-67.

[2]孟庆妮.近距离煤层采空区下工作面巷道支护研究[J].煤炭工程，2020.05：73-76.

作者简介：张伟（1987-），男， 现任河南能源义煤公司耿村煤矿综掘一队技术员。