中華文教網移動版

    工作面試驗地質概況；巷道選在梨園河煤礦22110工作面，該工作面所采2#煤層為主采煤層之一，位于石炭系太原組上部，埋深約144m，煤層平均厚度為7.5m，煤層傾角為5°～13°，平均11°。煤層中含夾石1-4層，單層厚度一般為0.2～0.4m，煤層單軸抗壓強度硬度系數13.06～15.33MPa。采用綜采低位放頂煤工藝,采高控制在2.4～2.6m,放煤高度控制2.4～2.6m，風巷長600米，沿煤層底板掘進，頂煤厚度相對穩定，平均厚度2.5m。回風及進風順槽斷面大小均為4.2*2.7m,本文以回風順槽作為研究對象。
    一、 綜放全煤巷道變形破壞機理
    綜放回采巷道的圍巖直接頂有2.5m厚的松散煤層，上位直接頂板有泥巖層，老頂為較厚砂巖層，直接頂呈現下軟上硬的復合結構，兩幫則為松散煤層，底板為砂泥巖類強度較高巖層。綜放回采巷道的這一特殊圍巖結構，決定其破壞變形不同于其它巷道。在巷道開挖后，由于上位直接頂巖層和老頂巖層較為堅硬致密形成組合的巖梁結構，在垂直應力作用下整體向下擠壓兩幫煤體，因此垂直應力的影響主要顯現于兩幫，導致兩幫煤體的破壞；而直接頂煤，由于煤層松散破碎，強度低，因此抵抗水平應力的能力極低，頂煤中會產生大范圍的塑性區和大量的離層，形成近似矩形的卸載松動區，頂煤破壞區的擴大，則會引起上位巖層頂板的跨度增加，彎曲下沉增加，若巖性較弱則會引起明顯頂板下沉破壞，甚至頂煤冒落，因此水平應力的影響則主要顯現于頂、底板巖層，引起頂板離層和底板鼓起。
    二、綜放全煤巷道錨桿索支護機理
    目前錨桿支護有三種理論: 懸吊理論、組合梁理論和加固成型拱理論。但對于頂板為煤層的全煤巷道而言, 這些理論仍無法解釋錨桿支護對全煤巷道的作用機理。這是因為對于綜采放頂煤工作面順槽, 沿底掘進時，頂煤厚度一般在2.5～3m，由于巷道高度的限制，錨桿不可能無限制加長，通常要錨固在煤層中，而煤層不同于巖層，其節理裂隙一般較發育, 而且煤體脆性大, 在掘進初期圍巖的松動破壞是難免的，錨桿支護的機理主要是對頂煤的穩定控制。
    研究結果表明，錨桿支護對于提高圍巖的殘余強度及承載能力有顯著效果； 錨桿與其錨固范圍內的煤體構成一種組合型錨固支護體， 在錨桿的約束與抗剪作用下，使塑性破壞后易于松動的煤幫和煤頂形成具有一定承載能力，提高了煤體的整體性，防止頂煤松散冒落。
    綜放全煤巷道的關鍵技術主要是治頂，只要維持頂煤的穩定，就能保證巷道圍巖的基本穩定。而加長或全長錨固錨桿的作用就是通過對其錨固長度范圍內的煤體提供軸向和橫向約束，可有效地阻止煤塊體之間的相互錯動, 防止錨固體的松散變形，保持錨固體的整體性，從而提高頂煤的承載能力和穩定性。巷道頂板為層狀巖層或松散煤體時，需采取組合錨桿支護方式，用金屬網及W 型鋼帶把錨桿聯結起來，采用高預緊力對頂煤起到整體加固作用。此外，由于頂煤與巖層界面上容易產生離層現象，導致頂煤下沉，當錨固體不能承受頂板壓力時，甚至會造成頂板冒落。在這種條件下，最有效的方法就是采用錨索進行補強加固。錨索的錨固深度大，承載能力高，并可施加100 kN 以上的預緊力，因此可以有效地增加關鍵承載環的厚度，起到防止頂煤破壞冒落的作用。
（作者單位：同煤集團軒崗煤電公司梨園河煤礦）