1 工程概況

淮南礦區(qū)某礦東西走向長9.6km，南北傾向?qū)?.8km，面積54.28km2，核定生產(chǎn)能力500萬t/年，主采13-1、11-2、8煤層。井田目前劃分五個采區(qū)：東四、東三、西一、西二、西三采區(qū)。

2121（1）工作面東翼采區(qū)11-2煤采區(qū)工作面，地面標高為+19.8～+22.0m，工作面標高為-735～-815m。工作面走向長2354m，傾斜長200m。

11-2煤賦存平緩，總體呈單斜狀，構(gòu)造地質(zhì)條件復雜，小斷層較發(fā)育，煤(巖)層產(chǎn)狀 180～260°∠2～8°，厚0～4.0m，均厚1.7m。

直接頂為泥巖，厚度0～7.8m，均厚2.6m，灰色～深灰色，泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，含少量砂質(zhì)成分，裂隙發(fā)育，局部發(fā)育厚約0～0.05m的薄煤線，局部缺失。老頂為粉細砂巖，厚度9.5～11.95m，均厚11.4m，灰白色，中細粒砂狀結(jié)構(gòu)，以石英、長石為主，裂隙發(fā)育。直接底為泥巖組成，厚度1.9～4.2m，均厚3.0m，深灰色，泥質(zhì)結(jié)構(gòu),見較多植化碎片，裂隙滑面發(fā)育，較脆，易碎。

2 原支護方案及存在的問題

2121（1）運順設(shè)計斷面5400×3000mm，原支護采用錨網(wǎng)索+鋼帶梁支護，頂板錨桿規(guī)格φ22×2400mm，間排距750×800mm，樹脂全錨支護；樹脂錨索規(guī)格φ22×6200mm，間排距1000×800mm，樹脂端錨支護。錨索配套T3鋼帶梁。如下圖2-1。

原支護存在的問題：

（1）2121（1）運順埋藏深度＞800m，并且水平應力大于垂直應力，巷道在工作面回采動壓下劇烈變形，錨網(wǎng)索連續(xù)破斷，支護失效；

（2）2121（1）運順圍巖為“節(jié)理”型軟巖，巖塊強度較高，巖體強度低，圍巖剛性低、變形量大，多沿節(jié)理弱面破壞；

（3）2121（1）錨桿采用樹脂全錨支護，錨索采用樹脂端錨支護，全錨的錨桿與端錨錨索受力不耦合，造成支護體逐個被擊潰。

               圖2-1 2121（1）運順原支護斷面圖

針對2121（1）運順支護中存在的問題，淮南礦區(qū)潘三煤礦與山東安科礦山支護技術(shù)有限公司合作與研發(fā)深井“節(jié)理”軟巖的高預緊力、高剛度、高強度的錨索全錨支護體系。

3 高強錨索全錨支護方案

（一）頂板采用預應力錨索全長錨固技術(shù)

預應力錨索全長錨固技術(shù)，是在原中空注漿錨索的基礎(chǔ)上進行了改進升級，它采用專用的無機復合錨固材料和高壓注漿設(shè)備進行施工。錨索先在迎頭進行樹脂端錨，不用封孔，張拉預緊施加預應力，滯后通過錨索的中空結(jié)構(gòu)注入無機復合錨固材料，當孔口流出無機錨固料時停止注漿實現(xiàn)錨索的全長錨固。采用該項支護技術(shù)的優(yōu)點是：

1) 頂板錨桿和錨索全部實現(xiàn)了全長錨固，錨桿、錨索同步承載，協(xié)調(diào)一致；

2) 全長錨固錨索與端錨錨固錨索相比，提高了錨索的抗剪切能力和系統(tǒng)的剛性，消除了端錨錨索在非錨固段應力集中，將載荷進行了分散，也消除了錨索斷裂彈出的現(xiàn)象；

3) 全長錨固錨索控制圍巖變形效果好，可降低錨索的支護密度，提高施工速度。

（二）2121（1）運順支護設(shè)計方案

頂板錨桿規(guī)格φ22×2400mm，間排距750×1000mm，肩窩錨桿安設(shè)角度與垂線成10°，其它錨桿與巖面垂直。鉆孔直徑φ32mm，孔深2300±50mm。采用一節(jié)K2550快速樹脂藥卷和兩節(jié)Z2880中速樹脂藥卷全長錨固。預緊力矩不低于150N·m。中空注漿全錨錨索規(guī)格φ22×6300mm，破斷力≥400KN，間排距1200×1000mm，方向與巖面垂直，按“3-3”布置。鉆孔直徑φ32mm，孔深設(shè)計6000±50mm。采用一節(jié)Z2880中速樹脂藥卷端錨，緊跟迎頭（掘進機后面）注稠漿至孔口漏漿，達到全長錨固，注漿滯后迎頭不大于30m。錨索預緊力不低于100KN。

幫部錨桿規(guī)格同頂板錨桿。上幫錨桿間排距850×800mm，下幫間排距800×800mm，肩窩錨桿仰角10°，幫角錨桿下扎10°，其余均穿過扁鋼孔垂直幫部錨入。鉆孔直徑φ32mm，孔深2300±50mm。錨固方式：樹脂加長錨固，采用一節(jié)K2550快速樹脂藥卷和一節(jié)Z2880中速樹脂藥卷。預緊力：扭矩不低于120N·m。支護設(shè)計圖見3-1/3-2。

4 工程試驗效果

（一）現(xiàn)場施工

○1注漿漿液呈膏狀，料桶攪拌時“棱”不消失，見下圖4-1；○2膏體漿液具有觸變性，在泵送作用下，呈流體狀，泵送阻力低；○3泵停止后，觸變的流體漿液恢復到膏體狀，漿液不會在重力作用下從鉆孔體流出，見下圖4-2。

（二）采動效果

（1）巷道狀態(tài)

回采工作面動壓影響區(qū)，頂板完整性與整體性，見下圖4-3/4-4。頂板平整無變形，超前僅2排單體支護，位于煤幫。

（2）動壓變形監(jiān)測

巷道收斂變形監(jiān)測點布置在回采里程150m，見下圖4-5，為回采動壓巷道圍巖收斂曲線，由曲線分析：

（1） 距回采工作面58.8~124.5m，幫部收斂變形32mm，頂板收斂變形0mm；

（2）距回采工作面16.6~58.7m，幫部累計收斂變形50mm，頂板累計變形10mm；

（3）距工作面7~16.6m，幫部累計變形306mm，頂板累計變形20mm。

（3）多點位移計監(jiān)測

巷道多點位移監(jiān)測點布置在回采里程150m，下圖為多點位移計觀測曲線圖：

（1） 直到2019年9月21日，距工作面20m，包括前期的臥底，頂板未發(fā)生任何微小的變動；

（2） 2019年9月24日，距工作面15m，頂板3.0~4.0m發(fā)生18mm離層，錨桿支護區(qū)沒有發(fā)生變形；

（3） 2019年9月30日，距工作面5m，頂板大于6.0m出現(xiàn)離層，下覆5.0~6.0m整體下沉，錨桿支護區(qū)3.0m范圍內(nèi)發(fā)生均勻位移。

5 結(jié)論

（1） 高強全錨支護技術(shù)在高水平地應力、節(jié)理復合破碎頂板支護中效果顯著，掘進期間相對于原支護頂板完整、下沉量小，回采期間支護效果更好。

（2） 高強全錨技術(shù)提高的單根錨桿/索的支護效能，降低了錨網(wǎng)索支護密度，提高了掘進效率。

（3） 對比原支護，高強全錨技術(shù)支護材料效能高，降低了巷道延米支護成本。