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[摘 要]本文阐述锚索支护技术应用于沿空留巷高顶区巷道锁帮，采用锚索+道木的维护方式，理论上設计锚索的锚固长度，为沿空留巷高顶区巷道帮壁维护找到新的维护方式，解决了沿空留巷高顶区巷道帮壁片帮的维护难题。
[关键词]沿空留巷；巷道高顶区；锁帮
中图分类号：TD263 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）12-0260-01
锚索作为一种新型的加强支护方式，由于锚固深度大，可将不稳定岩层锚固在稳定岩层中，同时，可施加预应力，主动支护围岩，能够充分调动巷道深部围岩的强度[1]。然而，目前锚索在矿井巷道支护中的应用只限于对顶板的锚固，本文所阐述的观点在于将锚索应用于采煤工作面高顶沿空留巷锁帮支护，并且采用锚索+道木支护做为采煤工作面区段高顶沿空留巷锁帮支护，通过现场实践已经取得较好的成效。
0 工程概况
双矿集团东保卫煤矿是涌水量比较大的矿井，在布置区段平巷的时候，首先，考虑到矿井的涌水量和排水问题。所以，在设计及施工区段平巷的时候，采取的是定坡不定向的方式设计及施工区段平巷。该矿78#煤层，煤层倾角12°，煤厚均为0.85-1.1米的薄煤层。由于地质构造的影响及采煤工作面区段平巷铺设皮带（一台皮带长度至少350米）的要求，造成在78#煤层采煤工作面区段平巷断面出现高顶区（如图1）所示，甚至78#煤层采煤工作面区段平巷的高顶区，最高巷高可达3.5左右。由于该矿采煤工作面接续紧张，所有采煤工作面区段下巷都采用沿空留巷，作为采煤工作面下区段上巷。
1 高顶巷道沿空留巷帮壁收敛原因分析及防治
高顶板沿空留巷帮壁收敛主要是在支承压力区范围，采煤工作面区段平巷受到第一次采动影响，当采煤工作面推过以后，采煤工作面区段沿空留巷位于采空区时，由于采空区直接顶板的冒落、老顶的缓慢下沉，使采煤工作面区段沿空留巷受到采动的第二次影响。其次，由于高顶板巷道，煤层又是薄煤层，煤层底板岩石台大量暴露于巷道中，这样煤层底板岩石台，极易形成裂隙，发生破坏。
综合上述原因，沿空留巷巷道帮壁，出现两帮相对收敛，甚至出现大量片帮，导致采煤工作面区段沿空留巷巷道断面缩小，通风阻力加大。致使采煤工作面区段沿空留巷巷道修复非常困难。结合该矿实际情况，78#煤层采煤工作面区段高顶沿空留巷采用锚索支护技术进行锁帮锁顶，超前采煤工作面50米打设锚索。
2 超前采煤工作面锁帮锚索支护设计
2.1 锚索的支护作用
沿空留巷的围岩产生变形和位移是必然的，过度的变形将导致围岩的结构破坏，使岩层完全丧失自身承载能力[2]。锚索支护通过锁具的挤压给巷道围岩提供预应力限制围岩早期变形和表面松动、掉落，维持围岩完整性，即锚索具有主动支护能力。锚索作用的本质在于通过预应力改变围岩的应力状态；提高围岩刚度；增强岩层层面间的力学联系，提高围岩的自身承载能力[3]，由锚索与围岩共同作用构成承载结构，促使围岩由支护对象和载荷源向承载结构内的承载主体的转化，实现岩层由松散系统向整体系统、由迭合状态向组合状态的转化。
锚索预应力使锚索作用范围内岩体产生压应力，既增加节理裂隙间岩体的摩擦力，阻止块体转动和滑动，又使压缩区的岩体处于三向应力状态，提高了岩体的强度[4]。
预应力不足，对围岩的早期松动变形起不到约束作用，待锚索起作用时，围岩已发生松动变形，锚固力降低。合理的确定锚索预应力的大小是锚索维护巷道围岩的关键。
2.2 超前采煤工作面锁帮锚索预紧力的确定
锚索支护是一种主动支护形式，一是支护必须有时间性，即及时支护；二是要求支护有足够预紧力，即主动支护，从而提高围岩的刚度；三是必须保证支护的有效性。
锚索的预紧力不足，对岩体的早期松动变形起不到约束作用，待锚索起作用时，岩体已发生松动变形，从而降低锚索的锚固力。
所以，在打设超前采煤工作面锁帮锚索时，既要保证锚索预紧力不会使巷道帮壁中岩块破碎，又要充分发挥锚索的主动支护作用。
为了达到锁帮锚索主动支护作用，增加锚索对巷道帮壁的受力面积，在锚索打设时，采用锚索+道木（规格：200×200×1200mm）的维护方式，此时，即要保证锚索的主动支护作用，又要保证道木不被破坏，所以，设计锚索预紧力为10～15。
2.3 超前采煤工作面锁帮锚索锚固段长度的确定
锚索锚固段的最佳长度与岩体类型、锚索预应力的大小有关，对于锚固段长度的计算采用下列公式：
式中：
—锚索锚固段长度，
—设计锚索预紧力，
—锚索锚固参数0.10～0.12，
—锚索钢绞线直径，取0.02，
—锚索钢绞线与岩体间抗剪强度的容许值，取50.经过计算3.1，故取超前采煤工作面锁帮锚索锚固段长度为4.0，超前采煤工作面锁帮锚索间距采用1.5，超前锚索打设（如图2）。
3结论
超前采煤工作面锁帮锚索的打设，即防止采煤工作面支承压力区范围内，高顶区巷道帮壁片帮，又减少了沿空留巷高顶区范围内，巷道的恢复量。此种巷道高顶区帮壁的支护方法，给东保卫煤矿安全生产带来了可观的经济效益。
[关键词]沿空留巷；巷道高顶区；锁帮
中图分类号：TD263 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）12-0260-01
锚索作为一种新型的加强支护方式，由于锚固深度大，可将不稳定岩层锚固在稳定岩层中，同时，可施加预应力，主动支护围岩，能够充分调动巷道深部围岩的强度[1]。然而，目前锚索在矿井巷道支护中的应用只限于对顶板的锚固，本文所阐述的观点在于将锚索应用于采煤工作面高顶沿空留巷锁帮支护，并且采用锚索+道木支护做为采煤工作面区段高顶沿空留巷锁帮支护，通过现场实践已经取得较好的成效。
0 工程概况
双矿集团东保卫煤矿是涌水量比较大的矿井，在布置区段平巷的时候，首先，考虑到矿井的涌水量和排水问题。所以，在设计及施工区段平巷的时候，采取的是定坡不定向的方式设计及施工区段平巷。该矿78#煤层，煤层倾角12°，煤厚均为0.85-1.1米的薄煤层。由于地质构造的影响及采煤工作面区段平巷铺设皮带（一台皮带长度至少350米）的要求，造成在78#煤层采煤工作面区段平巷断面出现高顶区（如图1）所示，甚至78#煤层采煤工作面区段平巷的高顶区，最高巷高可达3.5左右。由于该矿采煤工作面接续紧张，所有采煤工作面区段下巷都采用沿空留巷，作为采煤工作面下区段上巷。
1 高顶巷道沿空留巷帮壁收敛原因分析及防治
高顶板沿空留巷帮壁收敛主要是在支承压力区范围，采煤工作面区段平巷受到第一次采动影响，当采煤工作面推过以后，采煤工作面区段沿空留巷位于采空区时，由于采空区直接顶板的冒落、老顶的缓慢下沉，使采煤工作面区段沿空留巷受到采动的第二次影响。其次，由于高顶板巷道，煤层又是薄煤层，煤层底板岩石台大量暴露于巷道中，这样煤层底板岩石台，极易形成裂隙，发生破坏。
综合上述原因，沿空留巷巷道帮壁，出现两帮相对收敛，甚至出现大量片帮，导致采煤工作面区段沿空留巷巷道断面缩小，通风阻力加大。致使采煤工作面区段沿空留巷巷道修复非常困难。结合该矿实际情况，78#煤层采煤工作面区段高顶沿空留巷采用锚索支护技术进行锁帮锁顶，超前采煤工作面50米打设锚索。
2 超前采煤工作面锁帮锚索支护设计
2.1 锚索的支护作用
沿空留巷的围岩产生变形和位移是必然的，过度的变形将导致围岩的结构破坏，使岩层完全丧失自身承载能力[2]。锚索支护通过锁具的挤压给巷道围岩提供预应力限制围岩早期变形和表面松动、掉落，维持围岩完整性，即锚索具有主动支护能力。锚索作用的本质在于通过预应力改变围岩的应力状态；提高围岩刚度；增强岩层层面间的力学联系，提高围岩的自身承载能力[3]，由锚索与围岩共同作用构成承载结构，促使围岩由支护对象和载荷源向承载结构内的承载主体的转化，实现岩层由松散系统向整体系统、由迭合状态向组合状态的转化。
锚索预应力使锚索作用范围内岩体产生压应力，既增加节理裂隙间岩体的摩擦力，阻止块体转动和滑动，又使压缩区的岩体处于三向应力状态，提高了岩体的强度[4]。
预应力不足，对围岩的早期松动变形起不到约束作用，待锚索起作用时，围岩已发生松动变形，锚固力降低。合理的确定锚索预应力的大小是锚索维护巷道围岩的关键。
2.2 超前采煤工作面锁帮锚索预紧力的确定
锚索支护是一种主动支护形式，一是支护必须有时间性，即及时支护；二是要求支护有足够预紧力，即主动支护，从而提高围岩的刚度；三是必须保证支护的有效性。
锚索的预紧力不足，对岩体的早期松动变形起不到约束作用，待锚索起作用时，岩体已发生松动变形，从而降低锚索的锚固力。
所以，在打设超前采煤工作面锁帮锚索时，既要保证锚索预紧力不会使巷道帮壁中岩块破碎，又要充分发挥锚索的主动支护作用。
为了达到锁帮锚索主动支护作用，增加锚索对巷道帮壁的受力面积，在锚索打设时，采用锚索+道木（规格：200×200×1200mm）的维护方式，此时，即要保证锚索的主动支护作用，又要保证道木不被破坏，所以，设计锚索预紧力为10～15。
2.3 超前采煤工作面锁帮锚索锚固段长度的确定
锚索锚固段的最佳长度与岩体类型、锚索预应力的大小有关，对于锚固段长度的计算采用下列公式：
式中：
—锚索锚固段长度，
—设计锚索预紧力，
—锚索锚固参数0.10～0.12，
—锚索钢绞线直径，取0.02，
—锚索钢绞线与岩体间抗剪强度的容许值，取50.经过计算3.1，故取超前采煤工作面锁帮锚索锚固段长度为4.0，超前采煤工作面锁帮锚索间距采用1.5，超前锚索打设（如图2）。
3结论
超前采煤工作面锁帮锚索的打设，即防止采煤工作面支承压力区范围内，高顶区巷道帮壁片帮，又减少了沿空留巷高顶区范围内，巷道的恢复量。此种巷道高顶区帮壁的支护方法，给东保卫煤矿安全生产带来了可观的经济效益。