山东省新汶矿业集团翟镇煤矿 山东新泰 271204
摘要：以某矿6403W轨道巷为工程研究背景，探索研究“注浆锚索+超前预裂”联合超前控制技术，取消了超前被动单体支护，经理论计算，新型超前支护为原单体支护的1.34倍，且现场巷宽及巷高均未发生明显变形，这为中厚煤层注浆锚索新型超前支护的研究与应用创造了条件。
关键词：采动动压；注浆锚索；爆破切顶；超前卸压
1工程背景
6403W工作面位于六采区西翼，北至WF17断层，H=3～70m；南至WF16断层，H=0～16m；东邻6403W面2工作面，尚未方出；西邻WF24断层，H=0～13m。工作面倾斜长120m，走向长252m，平均埋深440m。煤层平均煤厚2.88m，属于结构简单、厚度稳定的中厚煤层。目前某矿探索研究的“注浆锚索+超前预裂”的联合超前控制技术，充分利用了超前注浆锚索的悬吊理论和超前预裂爆破卸压技术，取消了单体支护，已成功试验526m，并取得良好的试验效果，本文以某矿6403W工作面为工程背景，对掘进期间注浆锚索加强支护一次成巷+超前预裂卸压关键参数进行了系统研究。
2关键参数分析
2.1注浆锚索理论分析
根据组合梁理论，注浆锚索的使用，对下部将锚帯网支护的直接顶弱岩层吊挂在坚固稳定的岩层上，起到悬吊作用，并通过注浆将破碎岩石裂隙充填，凝固成相对稳定的岩石组合梁，从而提高其承载能力。在相同的荷载作用下，注浆后凝固的组合梁比未组合板梁的强度大；同时将巷道围岩挤紧，对周围岩体施加预应力，有效阻止了巷道变形，对松散岩石也能起到挤压联结作用。
2.2爆破切顶理论分析
根据工作面回采过程中上方岩层顶板运动规律分析，随着工作面推进，当采空区悬顶达到一定的悬露面积便会出现周期来压显现，对工作面前方岩层及顶板起到影响，造成工作面前方20m范围顶板离层，而进行爆破切顶，切割基本顶传递岩梁，可进一步减少超前顶板压力。
3支护方案研究
3.1具体支护参数
回采期间，在顶板或巷帮施工注浆锚索桁架粱支护工作面顶、帮，替代现有单体液压支柱支护方式。使用注浆锚索桁架粱代替单体液压支柱的回采巷道，必须依据工作面（或类似条件下工作面）回采期间的围岩变形量、支柱工作阻力观测数据等情况重新进行补强设计，原则上不低于单体液压支柱原支护强度的1.3-1.5倍。因此，需对工作面支护强度对比分析。
1）新型超前支护强度：轨道巷采用全锚索支护，锚索布置间排距为1100mm×850mm；轨道巷两排锚带之间补打1根注浆锚索，锚索距帮1.2m，“之”字型布置。新型全锚索确定为1100mm×900mm，长4000m，直径Φ=17.8mm钢绞线锚索；两排之间距帮1.2m补打长4000m，直径Φ=22mm注浆；单根锚索锚固力200KN根，单位面积支护强度=T*S/m=（200*4+200*1）/3.57=280.1kN/㎡。
2）原支护强度：原锚带网支护强度：单位面积支护强度=T*m/S=130* 5/4.2=154.8KN/㎡。
单体支柱支护强度：单体超前支护采用两排单体支护，支护断面宽4.2m，顶梁长度0.8m，两单体支护面积为0.8*4.2=3.36㎡，单棵单体支护强度90KN，单位面积单体支护强度为（90+90）/3.36=53.57KN/㎡。单位面积支护强度=单位面积锚杆支护强度+单体单位面积支护强度=208.37kN/㎡。
3）支护强度比较：
新型超前支护强度/原超前支护强度=280.1/208.37=1.34倍，符合使用锚索代替单体液压支柱的相关要求。
3.2切顶爆破参数
现场生产过程中，不断优化切顶工艺。一是通过顶板岩性分析，打眼深度确定为8m；二是对打眼孔径进行优化，由原直径55mm优化为42mm，提高施工效率进30%，由每班打眼2个提高到3个；三是对装药结构优化，由1.5m长聚能管“5*2”装药机构优化为1.2m聚能管“5*2+1”装药机构，提高了超前预裂爆破效果。
1）炮眼施工参数：炮眼直径：Φ42#钻头；炮眼间距：0.4±0.1m；炮眼角度：铅垂90°打设或铅垂向工作面方向偏0-5°，水平仰角85-90°；炮眼深度：8m。
2）装药结构：8m眼深，采用4节1.2m长聚能管，炸药卡在聚能管槽内。每节聚能管二块炸药（含一个雷管）安装在聚能管上部，聚能管下部0.4m为空气柱；第4节聚能管装填2块水泡泥，水泡泥外充填炮泥，封泥长度不小于3.2m（含水泡泥）。聚能管装填炸药开口侧面向工作面，聚能槽顺运输巷方向装填聚能管。每孔装药量2.4Kg。
3）封孔布置：采用炮泥封孔时，装填2块水泡泥，其余使用粘土炮泥封堵。封孔袋封孔时：采用不低于3.5m的专用封孔袋，封孔不小于3.2m（含2块水泡泥）。使用专用封孔袋进行注浆封孔时，将封孔袋采用炮杆或其他非金属工具将封孔袋推入聚能管内水泡泥底部，安装孔口止浆装置；注专用配置的封孔材料，等充满后对眼孔外的封孔袋快速拧紧、挤压将水滤除，等封孔袋内充填介质凝固后方可放炮。
4矿压观测
1）表面位移观测
顺槽内每隔30m设一个“十字”测点，利用巷帮成对锚杆对两帮移近量进行观测，利用顶板锚杆垂直底板对顶底板移近量进行观测。距离工作面30m范围的测点每班观测一次，30m以外的范围内每天观测一次。巷帮、顶底板移近量大于400mm时，及时补齐超前支护或敷棚加强支护。
2）顶板离层观测
巷道顶板采用顶板离层仪进行观测，对浅部1.8m、深部6m岩层进行离层观测。顶板离层超过巷道高度10%时，必须立即进行巷道加强支护或完善超前支护。
通过现场观测，巷宽及巷高均未发生明显变形，这为注浆锚索新型超前支护的研究与应用创造了条件。
5主要结论
通过采用“注浆锚索+超前预裂”新型超前支护，取消超前单体，并通过现场矿压观测，验证了理论分析的可靠性，中厚煤层新型超前支护的推广应用创造条件。
1）确保支护可靠。新型超前支护的强度为原支护强度的1.34倍，提高支护强度，同时，锚索支护可有效的预防冲击地压等自然灾害。
2）减小矿压影响。注浆锚索+超前切顶预裂爆破，切顶后超前区域锚索支护顶板岩梁面积变小，减轻了巷道顶板自重对超前支护区域的影响，有利于取消原有单体或超前支架支护。
3）减少人工费用。新型超前支护减少了工作面单体76棵，每班可减少人工3-4人，有利于推进单班百人的实施目标，实现减人提效。
参考文献
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