1 試驗巷道概況 　　姚橋煤礦7003工作面上部邊界為-650m總回風(fēng)巷，下部邊界為7005材料巷，左、右部邊 界分別為東八皮帶下山與中央軌道下山，工作面標(biāo)高-640～-750m，工作面走向長度平均 為15855m，傾斜長平均為160m。7003工作面所采7#煤為中硬，煤層總厚度平均為57m ， 其中夾矸厚度為11m，7#煤之上有一層0～06m厚的泥巖偽頂，直接頂為14～35m厚 的砂質(zhì)泥巖，老頂為2～66m厚的細(xì)砂巖，直接底為0～095m厚的泥巖，老底為33～5 4m厚的砂質(zhì) 泥巖，煤層傾角9～11°，平均約為10°，工作面采煤方法為綜放一次采全高。 　　7003機(jī)巷位于-680m水平以下，沿7005工作面采空區(qū)邊緣留3～5m小煤柱跟底板掘進(jìn)，巷道斷 面形狀為矩形，凈高27m，凈寬46m，采用錨桿配合錨索支護(hù)。 　　2 錨桿支護(hù)參數(shù)初步設(shè)計 　　巷道錨桿桿體為20×1800mm左旋無縱筋高強(qiáng)度螺紋鋼，頂板采用6根螺紋鋼錨桿配合菱形 金屬網(wǎng)、44 m長W型鋼帶梁支護(hù)。頂部錨桿間距為800mm，排距為800mm，為防止切頂發(fā)生 ，兩肩窩錨桿外斜20°至兩幫上方，即與水平夾角70°方向布置。 　　兩幫各4根螺紋鋼錨桿配合菱形金屬網(wǎng)、焊接鋼筋（16#）梯子梁支護(hù)，為了減少巷道底臌 及 防止巷道切頂，幫角部錨桿均斜一角度，與水平夾角為15°。幫錨桿間距為700mm，排距為8 00mm。圖1為7003機(jī)巷錨桿布置剖面圖。 　　錨桿每孔用2支樹脂藥卷，1支型號為K2360型，淺部為1支Z2360型中速樹脂藥卷。頂及兩幫 鋪網(wǎng)規(guī)格為900mm寬的菱形網(wǎng)，搭茬100mm，用16#鐵絲扣聯(lián)網(wǎng)。 　　圖1〓7003機(jī)巷錨桿（索）布置剖面圖圖2〓7003機(jī)巷錨桿（索）布置俯視圖巷道中間采用6m 小錨索進(jìn)行加強(qiáng)支護(hù)，要求錨索錨入老頂砂巖不少于10m ，錨索設(shè)計 長度為6m，排距為2400mm，沿巷道走向按“1-2-1” 方式布置，7003機(jī)巷錨桿布置俯視圖如 圖2所示。每根錨索配1支速凝的K2360型樹脂藥卷（深部）和1支緩凝的Z2360型樹脂藥卷（ 淺部）。 　　3 巷道支護(hù)效果監(jiān)測與分析研究 　　31 監(jiān)測內(nèi)容 　?。?） 觀測巷道表面收斂。通過對掘進(jìn)及回采期間試驗巷道表面位移的現(xiàn)場實測、分析 ，判斷圍巖的運(yùn)動是否影響巷道的正常使用。 　?。?） 圍巖深部位移。通過對安裝在巷道深部圍巖基點的位移連續(xù)觀測，分析深部圍巖 的運(yùn)動情況，判斷圍巖塑性區(qū)范圍及圍巖穩(wěn)定狀況。 　?。?） 頂、幫錨桿受力。通過對測力錨桿的日常監(jiān)測，求出錨桿的應(yīng)力及軸向力，同時還借 助錨桿測力計（錨桿液壓枕）監(jiān)測端部錨固錨桿托錨力大小以及借助錨桿拉力計進(jìn)行拉拔力 試驗。 　?。?）頂板錨固區(qū)內(nèi)、外離層值。通過對安設(shè)在巷道頂板內(nèi)的離層指示儀的日常監(jiān)測，分析 試驗巷道頂板深部圍巖運(yùn)動，判斷錨固區(qū)內(nèi)、外圍巖離層情況及錨桿支護(hù)參數(shù)的合理性。 32 巷道礦壓顯現(xiàn)規(guī)律 　　通過對7003機(jī)巷掘進(jìn)及回采期間長達(dá)9個多月的巷道表面位移、圍巖深部基點位移、頂板離 層、錨桿受力等跟蹤觀測，對所收集的實測數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計、科學(xué)分析及綜合研究，獲得以下 結(jié)果。 321 掘進(jìn)期間 　?。?） 掘進(jìn)期間試驗巷道表面變形情況如表1所示，巷道兩幫移近量最大值為377mm，其中上 、下幫移近量分別為178mm和 199mm，沿空側(cè)煤幫移近量大于另一幫移近量，巷道兩幫最大 移近速度為787 mm/d；頂?shù)鬃畲笠平繛?94mm，其中頂板最大下沉量為147mm，最大 底臌量為582mm，頂板下沉最大速度為26 mm/d，底臌最大速度為85mm/d，底臌最大速 度為頂板下沉最大速度的3 19倍，由此可以看出，控制7003機(jī)巷兩幫（尤其是下幫）位移 及底臌是控制整個巷道圍巖強(qiáng)烈變化的關(guān)鍵。 　?。?） 巷道圍巖運(yùn)動可劃分為三個階段，第一階段為圍巖運(yùn)動劇烈期，在此 期間，圍巖 移近明顯，錨桿承受載荷增加迅速，期限為自巷道掘出到4～5d后，即遠(yuǎn)離迎頭約40m；第二 階段為圍巖運(yùn)動平緩期，在此期間，圍巖運(yùn)動相對平緩，移近速度逐漸減小，錨桿受力逐步 穩(wěn)定，期限為第一階段末到巷道掘出30～32d，即遠(yuǎn)離迎頭約230m；第三階段為圍巖運(yùn)動穩(wěn) 定期，當(dāng)測站斷面距迎頭約230m以遠(yuǎn)，巷道表面及深部圍巖運(yùn)動均基本穩(wěn)定。 　?。?） 巷道兩幫10m至20m間圍巖位移相差較大，上、下幫最大位移差值分別為39mm和70 mm，10m范圍以外圍巖（煤體）整體向巷道內(nèi)移動，與深部圍巖發(fā)生分離，說明錨桿支護(hù)間 距偏大，錨固力偏低，錨固長度不夠；深部圍巖20m與30m間圍巖產(chǎn)生分離，最大差值達(dá) 90mm，這就使錨固范圍內(nèi)煤體出現(xiàn)整體外移，這說明錨桿長度偏小。頂板深部20～32m 間圍巖運(yùn)動 分離，最大位移差值為7mm，即錨固范圍以外圍巖發(fā)生小離層，這說明錨索承載不及時，安 裝時鎖緊力偏小，同時說明頂錨桿長度偏短。 　?。?） 巷道周邊煤體向巷道方向移動范圍為4～5m，在5m范圍以外圍巖，出現(xiàn)背離巷道移動 ，最大位移量為6mm，一般為1～4mm。距巷道表面3～50m范圍的煤體破壞程度依次減小， 中間沒有大的突變。 　?。?） 測試表明，7003機(jī)巷兩幫圍巖松動范圍大，達(dá)225m。 　　（6） 掘進(jìn)期間，巷道頂板最大離層值為25mm，其中錨固區(qū)內(nèi)離層值為17mm，錨固區(qū)外 離層值為8mm。錨桿錨固區(qū)內(nèi)離層值較大說明：①錨索預(yù)緊力偏小，錨固力不夠；②端頭錨 固不能有效控制試驗巷道頂板；③錨桿長度偏小及支護(hù)間距偏大。 　?。?） 端頭錨固錨桿，沿錨桿長度方向軸力變化呈現(xiàn)大致水平分布規(guī)律，錨固端載荷相對較 小,如圖3所示。 圖3 掘進(jìn)期間下幫測力錨桿軸力變化曲線 　　（8） 下幫錨桿測力計安裝1d后，壓力表最大讀數(shù)值達(dá)到205MPa，15d后壓力表最大讀 數(shù)超過25MPa，這說明錨桿承載及時，有利于控制圍巖變形，但同時也說明端頭錨固時錨桿 的托盤受力較大，這極易引起孔口破裂、煤層被壓酥而破壞，產(chǎn)生卸載，使錨桿的支護(hù)阻力 降低，因而失去或減小錨桿對煤幫的控制能力。 　　（9） 掘進(jìn)期間，下幫錨桿的總體載荷最大，上幫錨桿次之，頂板錨桿最小。上、下幫及頂 板測力錨桿的最大軸向力分別為96kN、986kN和675kN，兩幫錨桿最大軸向力已超過錨桿 的屈服強(qiáng)度（94kN），但均未達(dá)到錨桿的極限載荷（140kN），仍能提供較大承載力。 　?。?0） 隨機(jī)抽查表明，幫、頂錨桿錨固力合格率未達(dá)到設(shè)計要求，應(yīng)加強(qiáng)施工質(zhì)量。 　　322 回采期間 　?。?） 表2為回采期間試驗巷道表面變形情況，兩幫移近量最大值為668mm，其中上、下幫移 近量分別為325mm和 343mm。兩幫最大移近速度為1254 mm/d；頂板最大下沉量為162 mm，最大下沉速度為40 mm/d。巷道的底臌量較大，一般為600～800mm。 　?。?） 回采期間，圍巖運(yùn)動同樣也可劃分為三個階段，即超前影響微弱期、超前影響加劇期 和超前影響峰值期，它們與工作面的距離范圍分別為100～50m、50～27m以及小于27m。超前 影 響微弱期，圍巖由靜壓穩(wěn)定期轉(zhuǎn)入回采影響期，移近速度慢慢增加，兩幫移近速度很小，一 般為1～10 mm/d，頂板下沉速度為1～2mm/d，錨桿受力亦有所增加；超 前影響加劇期， 巷道圍巖移近速度逐漸加快，下幫（靠煤柱側(cè)）移近較上幫快，上幫移近速度為10～25mm/d，下幫移近速度為15～35 mm/d。超前影響峰值期，受峰值壓力影響，深部圍巖位移 急 劇增大，下幫圍巖移近速度達(dá)到最大值，下幫錨桿軸力達(dá)到最大值1074kN，上幫錨桿軸力 達(dá)到最大值1175kN，錨桿發(fā)生屈服延伸，當(dāng)距工作面小于17m時，測力錨桿的軸力開始急 劇減小，直到遭受破壞。 　　（3） 回采期間，上幫深部20～30m間圍巖運(yùn)動相差較大，最大值為92 mm，即錨固范 圍內(nèi)圍巖整體外移，與更深部圍巖發(fā)生分離。3～5m圍巖向巷道方向移動依次減小，中間沒 有大的分離空間。下幫10m與20m間及20m與30m之間深部圍巖均產(chǎn)生分離，最大差值 分別為154mm和91mm。 　?。?） 錨索測力計測試結(jié)果表明，回采期間錨索受力很大，說明錨索已將下方松動頂板懸吊 在上方穩(wěn)定的砂巖中，起到了加強(qiáng)支護(hù)的目的，有效地控制了頂板下沉。 　　4 主要結(jié)論與建議 綜上所述，7003機(jī)巷采用組合錨桿加補(bǔ)強(qiáng)錨索支護(hù)基本是可行的，但據(jù)觀測表明，7003機(jī)巷 在整個服務(wù)期間變形很大，在工作面附近斷面收斂率達(dá)347%，尤其是巷道底臌嚴(yán)重， 嚴(yán)重影響正常使用，為保證正常生產(chǎn)，轉(zhuǎn)載機(jī)不斷前移，不得不超前臥底，臥底工作量極大 。 　　通過綜合分析研究，確認(rèn)7003機(jī)巷初始錨桿支護(hù)參數(shù)設(shè)計不盡合理，施工質(zhì)量有待提高，主 要表現(xiàn)在以下幾方面：（1）錨桿長度偏?。唬?）兩幫錨桿支護(hù)間距偏大；（3）錨桿錨固 力偏低；（4）錨固長度不夠；（5）現(xiàn)場施工質(zhì)量不過關(guān)，難以達(dá)到設(shè)計要求。基于上述 對7003機(jī)巷掘進(jìn)及回采期間的現(xiàn)場監(jiān)測和對監(jiān)測信息的科學(xué)分析，對7003機(jī)巷錨桿支護(hù) 初步設(shè)計提出幾點改進(jìn)建議，以期為類似條件巷道錨桿支護(hù)設(shè)計提供有益參考。 　　（1） 深井綜放面回采巷道，其斷面大，且深井煤巷受圍巖原始高應(yīng)力影響，尤其是在受 回采活動引起的礦山壓力作用下，巷道圍巖破壞十分劇烈，這給巷道維護(hù)帶來很大困難，為 發(fā)揮錨桿支護(hù)優(yōu)勢，可采用組合錨桿加錨索支護(hù)技術(shù)。窄煤柱沿空掘巷在采動影響時采空區(qū) 懸露頂板以巷道實體煤側(cè)巷幫為支點轉(zhuǎn)動，導(dǎo)致沿空掘巷兩幫移近量大。同時，懸臂梁側(cè)的 急 劇回轉(zhuǎn)引起巷道頂板的下沉、破壞，巷道頂板、底板位移量增加，所以7003機(jī)巷的關(guān)鍵支護(hù) 技術(shù)不僅要治頂，而且要嚴(yán)格控制兩幫位移，這樣才能保證巷道圍巖的基本穩(wěn)定。 　?。?） 7003機(jī)巷兩幫圍巖松動范圍大，達(dá)225m，類似該條件的巷道，需采取煤幫加固 措施，同時應(yīng)增加錨桿長度，原設(shè)計的兩幫錨桿支護(hù)間距要減小，每排宜增加1根錨桿。 　?。?） 7003機(jī)巷在其服務(wù)期間兩幫的移近量以窄煤柱一幫為大，兩幫支護(hù)設(shè)計應(yīng)區(qū)別對待， 窄煤柱側(cè)宜采用既具有較高錨固力又能適應(yīng)圍巖變形的可延伸錨桿。 　　（4） 全長錨固錨桿可以通過對其錨固長度范圍內(nèi)的煤體提供軸向和橫向約束，有效地阻止 煤體的離層與錯動，防止錨固體的松散變形，保持錨固體的整體性，建議類似7003機(jī)巷條件 的巷道，錨桿支護(hù)采用全長錨固或加長錨固（錨固長度不小于1m）。 　?。?） 7003機(jī)巷斷面為矩形，幫角在開掘卸載后為應(yīng)力集中點，加固幫角可有效地衰減該處 圍巖的應(yīng)力集中程度，避免幫角過早破壞而引起巷道兩幫與底板的較大變形。為加固軟弱的 底角，以有效的控制底臌 ，幫角部錨桿應(yīng)嚴(yán)格按設(shè)計要求施工，打眼時均斜一角度，與水 平夾角為15°。 　?。?） 應(yīng)加強(qiáng)施工質(zhì)量管理，使巷道成型符合設(shè)計要求、錨桿（索）的預(yù)緊力達(dá)到設(shè)計值， 對不合格的錨桿要及時補(bǔ)打，確保支護(hù)效果。 參考文獻(xiàn) 1 侯朝炯，郭勵生等煤巷錨桿支護(hù)中國礦業(yè)大學(xué)出版社，1999 轉(zhuǎn)自：中國煤炭