快速掘进工作面围岩分区平行锚固技术

为解决掘锚一体化快速掘进工作面围岩的有效支护问题,以黄陵矿2号井综采面运输巷为工程背景,在现场调研巷道掘进技术现状的基础上,提出分区平行锚固思路;采用数值模拟、工程实践的方法对掘进工作面分区平行锚固技术进行系统研究。数值模拟研究表明,掘进过程中巷道围岩应力重新分布,在工作面前方约3 m处出现应力峰值,成巷初期在工作面附近2 m范围内巷道浅部岩层仍处于三向应力状态,围岩变形及破坏幅度较小,在工作面后方约7 m位置围岩应力趋于相对稳定状态,在工作面后方约8 m位置围岩变形及破坏趋于相对稳定状态,掘进扰动影响后巷道顶板浅部岩体应力状态、主应力大小及方向发生根本变化,帮部浅部岩体主应力大幅度降低。基于此,提出分区平行锚固机制:在掘进工作面附近顶板浅部岩层仍具有一定垂直应力、帮部浅部岩层仍具有一定的水平应力、围岩变形破坏较小的范围内进行及时锚固,形成局部锚固系统,前部锚固的同时在工作面后方围岩趋于相对稳定的区域内安装剩余锚杆及锚索,形成整体锚固系统。结合实际开采技术条件,提出分区平行锚固技术方案,通过数值模拟对分布区平行锚固效果进行论证,确定掘进循环作业工艺及平行锚固工艺。实践表明,分区平行锚固技术保证了掘锚一体化快速掘进的顺利实施,巷道平均月进尺提高124%以上,平行作业时间提高至50%以上,显著提高了掘进效率;掘进期间锚固系统受力合理,巷道围岩整体稳定,为类似条件下掘锚一体化快速掘进巷道围岩的控制提供有效途径。