【背景】全空间桁架锚索协同支护结构如图1所示,其主要包括4个部分:顶板及时闭锁承载、两帮同时强控连顶、底角斜锚滞后注浆和全空间协同支护。
1)顶板及时闭锁承载:顶板浅部通过合理的锚杆设计,形成“组合梁”小结构,顶板锚索采用“2-1-2”的布置方式,并且靠近两帮的锚索向两帮倾斜一定角度,使锚索锚固到两帮深部有效支撑的稳定顶部岩层中,这样顶锚索将“组合梁”小结构悬吊到深部稳定的岩层上,最后在锚索下端通过四通托架“十”字连接,并施加一定的预紧力,使顶板形成一个闭锁承载结构。
2)两帮同时强控连顶:两帮是顶板支护结构的着力基础,巷帮控制是实现全空间桁架锚索协同承载以及巷道整体稳定的关键,该支护系统中对巷帮采用“高强高预紧力锚杆+十字交叉钢带+金属网”加强支护,且巷帮肩角处钢带与顶板支护连接成一个整体。
3)底角斜锚滞后注浆:在底角倾斜一定角度打设管缝式锚杆,并注浆加固底角,切断产生底鼓变形的塑性滑移线,削弱来自巷道两侧的挤压应力,减弱巷道底角部应力集中程度,控制底角围岩塑性区的发展,有效控制底板鼓出变形。
4)全空间协同支护:大断面破碎巷道顶板的及时支护对矿井安全生产至关重要,因此巷道掘出后及时进行顶板支护,使顶板形成自承载结构,为后面进行两帮的加强支护创造条件。两帮加强支护与顶板支护连接成一个整体,为顶板提供了更稳定的着力基础,然后在底角打设管缝式锚杆,切断塑性滑移线,并进行注浆加固。最终通过铺设锚网、架设钢带和安装四通托架,将“顶板及时闭锁承载、两帮同时强控连顶、底角斜锚滞后注浆”3个相对独立支护结构连接成一套整体承载的空间预应力桁架锚索支护体系。该控制系统内顶板、两帮以及底角支护相互作用,协同承载、变形,实现对大断面松软破碎巷道围岩变形的有效控制。

【来源】左建平,孙运江,王金涛,等.大断面破碎巷道全空间桁架锚索协同支护研究[J].煤炭科学技术,2016,44(3):1-6.