摘要：在煤矿井下开采过程中，顶板支护体系是非常关键的，直接决定了井下开采空间的稳定性，避免发生不必要的安全事故。而采空区跟正常区域有较大区别，对于顶板支护体系的要求更高，需要煤矿企业可以结合实际情况设计更高质量的支护技术。本文先阐述了采空区煤矿巷道的特点，接着引入了顶板预应力全锚索支护技术，探索了这项技术在近距离采空区的实践应用方式，最后还从多个方面探究了煤巷顶板预应力全锚索支护技术应用过程中的保障措施，给煤矿安全生产提供完备的支撑。 关键词：采空区；煤巷顶板；预应力；全锚索支护
当前我国大部分煤矿所开采的煤层都是近距离煤层，比如淮北矿区、神东矿区等。但随着煤矿开采工作的进行，近距离煤层也会遭遇采空区，容易引发煤巷顶板失效、煤层下沉等问题，增加了煤矿井下开采的安全隐患，甚至会直接引发安全事故。在这种情况下，煤矿企业就应该充分重视近距离采空区煤巷支护体系的建设，使用更高规格的支护技术，提高煤巷周围空间的稳定性，充分避免出现不必要的安全事故。结合当前煤矿井下开采实践经验来看，煤巷顶板预应力全锚索支护技术可以得到较好的应用。下面也结合这项技术的具体内容展开
深入分析，探索其实践应用方式。
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一、采空区煤矿巷道特点
相较于正常巷道来说，近距离采空区的煤矿巷道更加特殊，具有三个方面的特点。第一，近距离煤层的煤矿中，各个煤层的间距比较小，因此在开采过程中更容易形成大片的采空区，给巷道支护工作带来了较多困难。第二，近距离采空区在形成以后，顶板支护体系不仅仅要考虑到采空区地质环境的稳定性，同时还要考量到后续开采施工对顶板支护的影响，这也给顶板支护体系提出了更高要求。第三，近距离采空区煤巷的顶板支护工作是一个动态的过程，需要煤矿企业在井下开采过程中关注顶板支护模块的实时变化，做好事前管控工作。综合来看，近距离采空区的煤巷顶板支护体系具有更高的要求，需要煤矿企业结合井下实际情况选择合适的支护技术，充分保证煤矿巷道的稳定性。
二、煤巷顶板预应力全锚索支护技术应用方式
（一）预应力全锚索支护方案设计
某煤矿目前主采煤层为5号煤，深埋410m，385工作面东部和南部都为采空区，并且工作
面煤层结构比较复杂，工作面上部的煤层基本上回采完毕，下部煤层的储煤资源比较丰富，平均厚度为4.25m。现阶段385工作面的煤层巷道原有支护体系已经出现了顶板下沉量较大、工字钢梁变形严重等问题，显著影响了支护体系的稳定性。在这种情况下，就需要对巷道支护体系进行优化设计。在综合分析原有顶板支护体系失效原因的基础上，进行了下沉量分析、数值分析、应力监测、位移监测等多个环节，设计了预应力全锚索支护体系，代替原有支护体系，提高煤矿巷道的稳定性。
无尘拖链（二）预应力全锚索支护的技术分析
某煤矿118工作面煤巷顶板支护体系之所以出现问题，主要是因为支护工艺与煤巷实际情况不相符。原支护体系中使用了工字钢支护模块属于刚性支护，无法给煤巷围岩提供预应力，容易引发深部破碎区岩石的拉伸与滑动。特别是工字钢无法紧贴围岩，使得工作面开采过程中会引发围岩的晃动，出现巷道的表面位移。基于这种情况，制定了预应力全锚索支护技术方案。预应力全锚索支护技术是将预应力锚索段进一步加长以后，立足于传统锚索支护技术进行改良。这是因为传统锚索预应力比较集中，无法形成大范围的预应力，很难起到支护作用。而预应力全锚索支护设计的时候，将锚索的一段固定在顶板深部区域，
将其固定在围岩上，提供一定的预应力。通过加长锚索的设计，可以在碎石岩体和采空区落矸石中形成加固层，切实增强围岩的承载能力，并实现应力均匀分布，改善原支护体系存在的应力集中问题。这样以后，预应力全锚索支护技术就可以发挥较好作用，解决原支护体系的困境。
（三）参数分析与支护选择
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预应力全锚索支护体系对于锚索材料参数和分布有较高的认识，需要技术团队做好数值分析。在本次支护体系设计过程中，构建了三维数值计算模型，计算了支护方案下巷道顶板承载极限和载荷情况，并计算了各个岩层和煤层的力学参数，优化了锚杆材料的间距分布。最终计算以后，得到锚杆支护体系帮部锚杆长度为1600mm，顶部锚杆长度为2100mm，间距设计为700mm×850mm。接着本方案还联合锚网、锚钢带、托盘等多个构件，形成了联合支护体系。综合来看，通过参数分析和数值研究以后，最终形成了顶板预应力加长锚固锚索+两帮预应力锚杆+金属网的联合支护方案。
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（四）现场实践效果分析
在预应力全锚索支护体系全面应用以后，还要进行现场实践研究，考察各个重要数据指标，明确支护方案的效果。
第一，沉降量情况。在支护方案使用的30天内，观察巷道的沉降量。某煤矿385工作面煤巷的顶板区域受到的载荷更多，更容易发生沉降。经过检测以后，发现本方案使用以后，顶板区域前15天出现了明显沉降，最大沉降量为168mm。第15天到20天，沉降量变化缓慢，最大沉降量为179mm。到第20天以后，沉降量基本处于稳定，最大沉降量为182mm。两帮区域的沉降量比较小，在第20天以后，最大沉降量为94mm。这些数据符合相关标准，说明预应力全锚索支护技术得到了较好应用效果。n2200
第二，应力情况。在支护方案使用的30天内，收集锚杆受力情况。本次应力监测在巷道中设计了多个测量站点，并使用锚杆测力计和锚索测力计完成应力测量工作。通过应力监测可以收集巷道围岩的位移变化和应力变化，并掌握近距离煤层回采工作对于巷道的变形规律。特别是在使用智能传感器以后，可以动态收集这些数据。在收集30天数据以后，发现锚索支护体系在前15天内受到的应力处于逐步增加的状态，并且相关数据比较平稳。在第19天的时候，受力基本处于平稳状态，在40MPa到50MPa之间波动。在巷道掘进的时候，
围岩处于三向受力平衡状态，在围岩受到破坏以后，变形所产生的力会传达到锚杆支护上，使得锚杆支护应力显著增加。但这种应力存在的时间较短，最高达到了60MPa。
（五）保障措施
某煤矿在应用顶板预应力全锚索支护体系的时候，也应该做好相应的保障措施。第一，积极进行近距离采空区煤层的地质条件分析，掌握煤层环境的变化情况，给后续设计预应力锚索支护方案提供充足的信息支持。第二，煤矿企业技术团队需要做好全过程管理，收集预应力锚索支护方案的动态数据，使得这套方案可以取得预期的效果。
结束语
综合来看，近距离采空区煤巷具有一定的特殊性，对于支护技术的要求比较高。结合某煤矿工作面的实际情况，提出了顶板预应力加长锚固锚索+两帮预应力锚杆+金属网的联合支护方案。经过实践应用以后，发现这套方案产生的沉降量比较小，并且能够较好避免应力集中的问题，在煤巷回采的过程中也有良好的表现，具有较强的实践应用效果。因此其他煤矿也可以积极借鉴这项技术，优化煤巷顶板支护体系，提高采空区煤巷回采的安全性。
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参考文献
[1]龙礼斌.巨型溶洞顶板预应力锚索+锚杆联合支护及自动化监测[J].工业技术创新,2021,08(05):145-150.
[2]马震.断层构造影响带巷道全锚索支护技术[J].能源与环保,2020,42(09):244-249.
[3]李金奎,王浩.深部巷道复合顶板全锚索一次支护研究[J].采矿与岩层控制工程学报,2020,2(03):14-22.
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