赵 相

（山西潞安集团左权五里堠煤业有限公司，山西 晋中 032600）

1 概 述

山西潞安集团左权五里堠煤业有限公司2101胶带顺槽东为2101 工作面，西为未开采区，南为2101 工作面切眼，北为下组煤集中回风、集中胶带、集中辅助运输下山。2101 胶带顺槽设计长度为1400 m，巷道掘进煤层为15#煤层，煤层平均厚度为6.17 m，巷道为矩形断面，断面规格宽×高=4.5 m×3.5 m。巷道沿15#煤层底板进行掘进，开口位置在下组煤集中回风下山内南帮，距下组煤消防材料库84 m，距2101 工作面胶带顺槽23 m。2101 工作面胶带顺槽开口及联巷采用炮掘，2101工作面胶带顺槽（向南掘进）采用机掘。截至目前巷道已掘进465 m。

根据地质探测发现，2101 胶带顺槽巷道东部37 m 处存在一条X4 陷落柱，陷落柱长轴长为61 m，短轴长为27 m，长轴与2101 胶带顺槽掘进方向成19°夹角布置，陷落柱与巷道最小垂直距离为18 m。受陷落柱影响，巷道掘进至450 m 处时巷道位于陷落柱侧顶板出现局部破碎现象，随着巷道不断掘进，巷道掘进至462 m 处时顶板出现严重下沉现象，支护效果较差。

2 应力区支护方案分析

为了保证2101 胶带顺槽安全快速过X4 陷落柱应力区，提出了“架棚”“密集锚杆（索）”“注浆+锚棚”三种支护方案[1-5]进行比选。

2.1 方案一：架棚支护

2101 胶带顺槽掘进过程中滞后工作面5.0 m 处开始架设密集矩形工字钢棚+顶板金属网，钢棚架设间距为0.5 m。钢棚配合顶板金属网，可有效防止顶板受应力作用出现瞬间垮落、坍塌事故，但钢棚支护属于被动支护，钢棚无法产生控制顶板变形、下沉的主动支撑应力，钢棚支护随顶板应力及下沉量加大所承受的围岩挤应力也随之增加，从而实现对围岩变形、破碎、下沉现象进行被动控制作用。在钢棚支护用于高应力围岩时，随着钢棚本身载荷应力增加，自身变形量也随之增加，而且大断面、大应力环境加剧了钢棚变形破坏速度，最终导致钢棚易出现支护变形、断裂现象。

2.2 方案二：密集锚杆（索）支护

密集锚杆（索）支护是巷道支护后对变形、破碎区域补打锚杆（索）进行加强支护。对于稳定围岩或新开巷道采用锚杆（索）支护时可有效阻止围岩裂隙变形破坏，支护体在围岩内产生组合梁（拱）作用并形成围岩次生承载结构，从而充分发挥围岩承载能力。由于2101 胶带顺槽在X4 陷落柱应力破坏作用下，顶板围岩已产生破坏，岩体内部承载结构稳定性降低或消失，岩体裂隙高度发育，若采用密集锚杆（索）支护时，杆体锚固后预紧时裂隙阻断了预应力传递，易导致锚杆支护效果差，对顶板裂隙岩体失去约束作用，在应力作用下岩体从表面向深部产生严重裂隙扩容破坏，锚杆（索）支护无法得到有效控制作用。

2.3 “注浆+锚棚”联合支护技术

经上分析，前两种方案不能有效对陷落柱影响区的围岩进行有效支护，经研究决定采取“注浆+锚棚”支护方式，主要是对顶板裂隙岩体进行注浆，对破碎岩体进行重组，然后采用锚索钢棚进行加强支护，从而起到提高顶板稳定性的目的。

2.3.1 注浆加固

（1）注浆加固目的：通过对应力区岩体扩张裂隙高压注入注浆材料，对裂隙带进行充分填充、粘接，减少裂隙带数量，降低裂隙扩张破坏作用，对破碎围岩进行粘接重组，形成稳定的连续体，从而提高顶板整体稳定性。

（2）采用ZQS-65/2.5 防突钻机对顶板施工一排斜角钻孔，每排3 个，钻孔深度为4.0 m，钻孔间距为1.5 m，钻孔与顶板夹角为60°，钻孔排距为5.0 m。

（3）注浆钻孔施工完后，在钻孔内埋入注浆软管，孔口处安装一个封孔器，将注浆软管与ZBYSB66/13-7.5型双液注浆泵连接进行高压注浆。

（4）注浆材料采用FSS 无机化学加固材料，该材料主要由A、B 两种成分组成，凝固后生成高强度聚合体，具有粘接性强、流动性好等优点。注浆施工过程中应合理控制注浆压力，在1.0～1.5 MPa范围内，注浆3 h 后方可继续进行下一步掘进支护工作。

2.3.2 锚棚支护

（1）锚棚支护作用：主要采用钢棚与锚杆（索）联合对顶板进行支护。在顶板应力较小时，锚杆（索）支护对顶板围岩变形、破碎进行有效控制；当顶板出现大应力变形时，钢棚对围岩产生被动支撑作用，控制和降低岩体裂隙扩张破坏，实现应力区围岩主动、被动同步联合支护的目的。

（2）钢棚支护结构：每架钢棚支护主要由梯形棚（可调角度）、三根恒阻锚索组成。梯形棚主要由顶梁、棚腿、底座组成，顶梁长度为4.2 m，宽度为0.15 m，顶梁上方均匀焊制三个锚索支护孔，孔间距为1.5 m，在顶梁端头焊制两个长度为0.3 m、宽度为0.08 mm 活动孔；恒阻锚索长度为6.0 m，直径为21.8 mm。

（3）支护工艺：① 首先采用MT-130 型钻机对巷道顶板施工一排锚索支护钻孔，并对钻孔锚注恒阻锚索；② 对锚索外露端安装一根梯形棚顶梁，并采用锁具进行预紧，顶梁在安装时保证顶梁与巷道中心线垂直；③ 顶梁安装后将两根棚腿与顶梁活动孔对接，棚腿安装后保证棚腿与顶梁成75°夹角，钢棚架设排距为2.0 m，如图1。

2.3.3 实际应用效果分析

2101 胶带顺槽从465 m 处开始对应力区顶板采取“注浆+锚棚”联合支护，至2019 年3 月已完全过X4 陷落柱应力区。通过1 个月实际应用效果观察发现，支护后0～9 d 范围内由于顶板重新组合，顶板出现局部蠕动变形现象，顶板下沉量0.22 m，但是顶板在下沉过程中未出现断裂破碎现象，仍然较为完整。在顶板下沉过程中锚索对顶板起到悬吊支撑作用，顶板下沉后钢棚对顶板产生一个被动支撑作用力，阻止顶板进一步下沉，在9～22 d 顶板下沉量逐渐减小，在22 d 后顶板趋于稳定。

3 结束语

针对2101 胶带顺槽应力区段顶板下沉、破碎现象，提出了“注浆+锚棚”联合支护技术。采取联合支护技术后有效提高了破碎顶板的稳定性，控制了顶板变形量，保证了安全生产。