1 工程概況

淮南礦區某礦東西走向長9.6km，南北傾向寬5.8km，面積54.28km2，核定生產能力500萬t/年，主采13-1、11-2、8煤層。井田目前劃分五個采區：東四、東三、西一、西二、西三采區。

2121（1）工作面東翼采區11-2煤采區工作面，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，構造地質條件復雜，小斷層較發育，煤(巖)層產狀 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，泥質結構，含少量砂質成分，裂隙發育，局部發育厚約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，中細粒砂狀結構，以石英、長石為主，裂隙發育。直接底為泥巖組成，厚度1.9～4.2m，均厚3.0m，深灰色，泥質結構,見較多植化碎片，裂隙滑面發育，較脆，易碎。

2 原支護方案及存在的問題

2121（1）運順設計斷面5400×3000mm，原支護采用錨網索+鋼帶梁支護，頂板錨桿規格φ22×2400mm，間排距750×800mm，樹脂全錨支護；樹脂錨索規格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，錨網索連續破斷，支護失效；

（2）2121（1）運順圍巖為“節理”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，淮南礦區潘三煤礦與山東安科礦山支護技術有限公司合作與研發深井“節理”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

預應力錨索全長錨固技術，是在原中空注漿錨索的基礎上進行了改進升級，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構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錨索的全長錨固。采用該項支護技術的優點是：

1) 頂板錨桿和錨索全部實現了全長錨固，錨桿、錨索同步承載，協調一致；

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）運順支護設計方案

頂板錨桿規格φ22×2400mm，間排距750×1000mm，肩窩錨桿安設角度與垂線成10°，其它錨桿與巖面垂直。鉆孔直徑φ32mm，孔深2300±50mm。采用一節K2550快速樹脂藥卷和兩節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，孔深設計6000±50mm。采用一節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K2550快速樹脂藥卷和一節Z2880中速樹脂藥卷。預緊力：扭矩不低于120N·m。支護設計圖見3-1/3-2。

4 工程試驗效果

（一）現場施工

○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

回采工作面動壓影響區，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）動壓變形監測

巷道收斂變形監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）多點位移計監測

巷道多點位移監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發生18mm離層，錨桿支護區沒有發生變形；

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

5 結論

（1） 高強全錨支護技術在高水平地應力、節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） 高強全錨技術提高的單根錨桿/索的支護效能，降低了錨網索支護密度，提高了掘進效率。

（3） 對比原支護，高強全錨技術支護材料效能高，降低了巷道延米支護成本。