[摘 要]深部煤炭开采过程中巷道稳定性维护始终是一个难题，目前，豫东煤矿暴露出深部巷道前掘后修、开挖后不到三个月就大变形、难以维护的特点。巷道的持续变形和不稳定，不仅影响了巷道施工进度，也造成了人力、物力的大量浪费和损耗，给矿区安全高效生产带来了很大问题。因此，针对这一难题进行研究，提出适合矿区深部巷道的稳定性维护方案和技术措施，有效解决矿区深部巷道支护难题，也为其他矿井深度巷道支护提供了宝贵的经验。
　　[关键词]地应力；锚网索支护；钻孔卸压；让压管
　　中图分类号：TD353 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）35-0285-02
　　1 豫东煤矿深部煤巷支护的现状
　　1.1 矿井简介
　　某位于河南省东部永夏煤田的煤矿，井田内地质条件复杂、断层、火成岩及天然焦严重侵入煤层、主采优质煤层二2煤层，平均厚度仅2.5m，本井田为全隐伏的单斜构造，地层倾角总的规律是浅部较陡（20-30°），中深部变缓（5-10°），深部又变陡（15-20°）。井田大、中型断层共有50条，其中F1、F6、F9、F11、F18为边界外断层，除此之外，井田内落差等于和大于20m断层45条。
　　1.2 矿井深度煤巷支护现状
　　复杂的地质条件，为了完成生产产量不得不多采区多工作面同时生产，矿井向深部转移速度较快。目前豫东煤矿主采煤层的21、22、23、24、25采区已回采完毕，27采区仅剩余其最下部的四个工作面，26采区为豫东煤矿现阶段的主采采区，目前作为准备采区28采区的最大掘进深度到地表之下埋深已突破-1100m。27采区最大采掘深度已到-775m标高，地表以下的埋藏深度达810m左右。煤矿深部巷道支护问题越来越明显，其中煤巷支护最为突出，已经成为制约着矿井安全生产的主要因素之一。
　　目前正在进行生产的2614工作面，正在回采过程中上下巷的收敛变形速度较快，上巷多数地点不能保证回采过程中运输的安全需求，下巷因变形多数地点严重挤压管路及运输设备，设备到巷帮的安全间隙已不能满足于安全运输要求；对2614工作面上下巷的返修工程已投入了较多的物力及人力资源，但目前还得进行下去；正在掘进的2609工作面上巷在巷道掘进未超过设计巷道的一半长度时，后巷的返修工作已经开始，否则迎头的掘进工作不能安全进行。在锚网支护之后，常出现锚杆锚索的压断现象，锚杆压断后锚杆头及螺帽突然下落或斜射而出，严重威胁施工人员或过往人员的人身安全，给安全生产带来了较大的管理难度及安全生产隐患。
　　2 豫东煤矿深度煤巷支护技术研究
　　2.1 深度煤巷支护的问题研究
　　随着矿井服务年限的增加，矿井开采深度也随着增加，并且出现了很多孤岛工作面，而且豫东煤矿工作面顺槽采用岩空掘巷的掘进式，因此，在深部高地应力和相邻工作面动压影响下，工作面回采巷道矿压显现明显，煤层巷道变形破坏严重，在掘进和回采过程中，煤帮的压力表现非常突出，巷道两帮向内收敛明显，在工作面的上下两巷明显挤压单体柱、在煤巷掘进工作面两帮向内收缩距离过大而不能满足于运输的安全距离需求，单体柱受侧压破坏、棚腿严重变形，并且煤巷经常有锚杆、锚索被拉断现象的发生，锚杆托盘崩出，严重影响生产和威胁人员安全，顶板锚索梁出现锚索被压断，梁体弯曲严重，甚至被压断的现象。因此，如何改善深部高地应力和动压影响下的煤巷支护，是现阶段豫东煤矿亟待解决的问题。
　　2.2 深度煤巷支护技术研究
　　2.2.1深部煤巷锚网索支护材料选择
　　豫东煤矿最初锚网索支护使用的锚杆、锚索和金属网规格型号都相对较小，锚杆、锚索强度较低，在局部破碎地带，配合使用管缝锚杆进行支护，随着开采逐步向深部发展以及孤岛工作面的越来越多，在高地应力和动压影响下，煤巷锚杆、锚索的强度无法满足支护要求，造成巷道变形和破坏严重，导致豫东煤矿多年来巷修工程、开掘返修工程居高不下，严重地制约了矿井的安全生产及综合效益。
　　豫东煤矿全面淘汰了管缝锚杆的使用，树脂锚杆由φ16mm的普通园钢锚杆经φ20mm过渡到φ22mm的左旋无纵筋螺纹钢锚杆，树脂锚杆的长度由2000mm 增大到2500mm。锚索由过去常用的φ15.24mm过渡到φ18.9mm，锚索托盘全面淘汰原有不规则的29U短节锚索托盘，选用大小锚索托盘组合使用，大锚索托盘厚度为20mm、长宽为400mm，小錨索托盘厚度为10mm、长宽为150mm，取消开掘巷道原有使用的塑编网、双抗网、菱形网及钢芭网，全面推广使用大小眼点焊冷拔丝钢筋网。
　　在支护材料上的变更使巷道的支护强度得到了大幅的提高，是进行矿井支护技术研究的首要条件。
　　2.2.2钻孔卸压技术在采掘工作面的应用
　　在煤巷掘进工作面及采煤工作面的回采过程中，由于煤层厚度变化以及动压的影响，煤帮的压力表现得非常突出。巷道两帮向内收缩明显，或发生锚杆的拉断螺帽飞出现象，威胁生产或人员安全。为保证巷道压力得到释放减少巷道的破坏变形，根据巷道两帮的煤柱大小进行钻孔卸压，如有煤柱限制的一侧以煤柱的2/3长度为卸压钻孔深度，不受煤柱影响一侧钻孔深度一般不小于10～12m，在巷道走向方向上卸压钻孔间距为1～2m。通过卸压钻孔卸压，使得巷帮压力向煤层深度进行转移，进而避免了煤巷巷帮的破坏。这一技术在豫东煤矿的采掘工作面得到了大量推广利用，煤巷煤帮的变形问题得到了一定程度的控制，不失为一种提高支护强度、保证巷道稳定性不受破坏的一种有力方法。
　　2.2.3高强让压锚索技术在煤巷支护中的应用
　　在煤巷锚网索支护过程中，在锚索的支护强度完全克服围岩变形所产生的破坏力情况下，要求锚索张紧后必须具有较高的预应力，这是锚网索支护的常规方法及原则。但是当采掘深度较大或者动压影响较大，具有较高预应力的锚索不能完全阻挡围岩的继续破坏变形，这就要求我们在支护过程中不仅要具有较高的预应力，同时还要求锚索支护具有一定让压变形性能，同时支护压力不会下降，起到巷道发生少量变形后还能具有较高支护能力的效果。 　　在锚索打设完毕后，在锚索托盘与锁具间增加一个特制的只有在高强度下才会出现缓慢变形的让压管，锚索的张拉过程中必须达到规定的预应力，当围岩发生变形时锚索托盘在受高变形破坏力及高支撑力的作用下使生于锚索托盘及锁具间的让压管发生缓慢变形，当让压管完全变形破壞后，锚索锁具最后直接作用到托盘之上，整个让压变形过程锚索的支撑压力并没有发生减弱，最终仍然能以一个较大的支撑作用力作用到变形后的围岩之上，最终达到了释放围岩变形压力并能有效地支护围岩的作用。
　　深部巷道围岩的高应力、大变形特点，要求支护系统具备高强让压的特性，普通锚索由于其延伸率较低容易提前过度受载而破坏，造成巷道的变形与垮冒。新型的让压锚索与围岩介质在强度、变形及刚度上的耦合性，使其不仅能提供与普通锚索同样的支护强度，还可以随围岩变形提供一定的变形量而适度让压，通过强化支护和适度让压，充分发挥锚网-围岩整体力学效应。让压装置的变形强度为锚索强度的屈服极限，因此当锚索承载力达到或接近其屈服极限时让压装置先屈服劲缩，产生一定的位移量，释放部分高应力，从而避免了锚索过早超载而提前破坏，实现巷道围岩的长期稳定。
　　1.锚索钢绞线 2.托盘 3.金属垫圈 4.让压装置 5.锁具
　　图2-1 让压锚索的结构示意图
　　研制成功的三种规格的让压装置可分别配套φ15.24mm、φ17.8mm、φ18.9mm及相近直径的锚杆锚索支护系统。该让压锚索的研制和应用，将有效提高深部巷道围岩的支护质量和支护水平。
　　（a）锚索让压管耦合装置装配
　　（b）锚索让压管未让压与让压后的对比
　　图2-2 锚索让压管耦合装置的研制与装配
　　目前豫东煤矿的所有锚索支护都推广使用增加让压管的支护技术，实现了有效地支护巷道顶拱部，避免出现支护失稳的目的。
　　3 深度煤巷新支护技术效果评价及经济效益
　　3.1 效果评价
　　1、极大地缓解了矿井生产过程中所面临的矿井通风阻力较大这一实际问题。
　　2、下山巷道的后巷返修工程量大大减少，提高下山工程施工效率，降低了安全管理难度。
　　3、根据工程的服务时间及二次利用要求进行工程支护设计，在兼顾后期使用的情况下，确保了生产的经济效益。
　　3.2 经济效益
　　对回采采面的后巷维修人工工资投入每年能减少180万元左右，材料费用投入每年能减少近100万元左右，其总额是非常巨大的。最主要的是豫东煤矿在进行新支护技术研究之后，进行巷修或后巷返修的人力资源将能进一步充实到生产一线，能进一步提高开拓准备巷道的生产效率，增加了月度及年度进尺，能增加矿井产量，减少不必要的费用及材料的投入，进而缓解矿井采掘接替紧张的现状。
　　4 总结
　　针对豫东煤矿深部煤巷受地应力和动压影响，矿压显现明显，巷道破坏严重的问题，研究了深部煤巷支护技术。通过结合现场生产的实际经验，改进煤巷锚网索支护中的支护材料规格，加大支护强度，并配合采掘工作面钻孔卸压技术和高强让压锚索技术，在一定程度上改善了煤巷支护状况，并取得了一定的社会经济效益，也为其他矿井在深度煤巷支护方面上提供了宝贵的经验。
　　作者简介
　　陈冰（1987-12-16），男，河南省永城人，河南能源化工集团永锦能源公司云盖山煤矿一矿生产技术科助理工程师，主要从事地质、防治水方面研究。