中华文教网移动版

    工作面试验地质概况；巷道选在梨园河煤矿22110工作面，该工作面所采2#煤层为主采煤层之一，位于石炭系太原组上部，埋深约144m，煤层平均厚度为7.5m，煤层倾角为5°～13°，平均11°。煤层中含夹石1-4层，单层厚度一般为0.2～0.4m，煤层单轴抗压强度硬度系数13.06～15.33MPa。采用综采低位放顶煤工艺,采高控制在2.4～2.6m,放煤高度控制2.4～2.6m，风巷长600米，沿煤层底板掘进，顶煤厚度相对稳定，平均厚度2.5m。回风及进风顺槽断面大小均为4.2*2.7m,本文以回风顺槽作为研究对象。
    一、 综放全煤巷道变形破坏机理
    综放回采巷道的围岩直接顶有2.5m厚的松散煤层，上位直接顶板有泥岩层，老顶为较厚砂岩层，直接顶呈现下软上硬的复合结构，两帮则为松散煤层，底板为砂泥岩类强度较高岩层。综放回采巷道的这一特殊围岩结构，决定其破坏变形不同于其它巷道。在巷道开挖后，由于上位直接顶岩层和老顶岩层较为坚硬致密形成组合的岩梁结构，在垂直应力作用下整体向下挤压两帮煤体，因此垂直应力的影响主要显现于两帮，导致两帮煤体的破坏；而直接顶煤，由于煤层松散破碎，强度低，因此抵抗水平应力的能力极低，顶煤中会产生大范围的塑性区和大量的离层，形成近似矩形的卸载松动区，顶煤破坏区的扩大，则会引起上位岩层顶板的跨度增加，弯曲下沉增加，若岩性较弱则会引起明显顶板下沉破坏，甚至顶煤冒落，因此水平应力的影响则主要显现于顶、底板岩层，引起顶板离层和底板鼓起。
    二、综放全煤巷道锚杆索支护机理
    目前锚杆支护有三种理论: 悬吊理论、组合梁理论和加固成型拱理论。但对于顶板为煤层的全煤巷道而言, 这些理论仍无法解释锚杆支护对全煤巷道的作用机理。这是因为对于综采放顶煤工作面顺槽, 沿底掘进时，顶煤厚度一般在2.5～3m，由于巷道高度的限制，锚杆不可能无限制加长，通常要锚固在煤层中，而煤层不同于岩层，其节理裂隙一般较发育, 而且煤体脆性大, 在掘进初期围岩的松动破坏是难免的，锚杆支护的机理主要是对顶煤的稳定控制。
    研究结果表明，锚杆支护对于提高围岩的残余强度及承载能力有显著效果； 锚杆与其锚固范围内的煤体构成一种组合型锚固支护体， 在锚杆的约束与抗剪作用下，使塑性破坏后易于松动的煤帮和煤顶形成具有一定承载能力，提高了煤体的整体性，防止顶煤松散冒落。
    综放全煤巷道的关键技术主要是治顶，只要维持顶煤的稳定，就能保证巷道围岩的基本稳定。而加长或全长锚固锚杆的作用就是通过对其锚固长度范围内的煤体提供轴向和横向约束，可有效地阻止煤块体之间的相互错动, 防止锚固体的松散变形，保持锚固体的整体性，从而提高顶煤的承载能力和稳定性。巷道顶板为层状岩层或松散煤体时，需采取组合锚杆支护方式，用金属网及W 型钢带把锚杆联结起来，采用高预紧力对顶煤起到整体加固作用。此外，由于顶煤与岩层界面上容易产生离层现象，导致顶煤下沉，当锚固体不能承受顶板压力时，甚至会造成顶板冒落。在这种条件下，最有效的方法就是采用锚索进行补强加固。锚索的锚固深度大，承载能力高，并可施加100 kN 以上的预紧力，因此可以有效地增加关键承载环的厚度，起到防止顶煤破坏冒落的作用。
（作者单位：同煤集团轩岗煤电公司梨园河煤矿）