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1 前言
孫村煤礦開采深度達到-1 100 m水平，距地面的垂直距離為1 300 m。井田內斷層比較發育，共有主要斷層26條(落差10～450 m)，大中型斷層19條，均為正斷層，傾角45°～80°，一般65°～70°。斷層走向有nw、ne、近sn，以ne向為主。斷層發育以高角度正斷層為主，巖性較差，部分煤層的頂底板為破碎的軟巖，在四層底板及八層附近是破碎的泥巖；另外，隨著深度增加，斷層條數增多，落差增大，斷裂構造越加復雜。由于受深部地應力、礦壓的影響，在穿層掘進、斷層、破碎帶、復合頂板及煤柱周圍，煤巖體破碎壓力大，掘進施工期間由于煤巖體松動破碎，頂板易掉頂、片幫，難以再進行錨桿支護，漏頂處需進行穿頂，過后需復棚，施工難度大，安全不能保證，往往造成施工進度慢，給安全造成較大的威脅，也嚴重影響錨桿的推廣應用。針對這一突出問題，孫村煤礦在破碎頂板巷道的施工時，采取了提前打管縫錨桿的超前支護技術，通過近年來的摸索和實踐，取得了明顯的效果。
2 超前支護的施工方法
2.1 半圓拱錨網噴巷道的超前支護
遇構造、托頂煤及頂板破碎時，采用以下措施：
① 首先將巷道的永久支護支到掘進工作面，每次爆破前，緊跟掘進工作面再采用風鉆配φ22 mm六棱中空釬子，在巷道掘進工作面施工方向沿巷道的輪廓以30°～45°角向圍巖內打入一排超前金屬管縫錨桿(φ33 mm×1 800 mm)并壓網，每排一般不少于5根，間距0．3～0．5 m，打超前管縫錨桿作輔助臨時支護。當超前支護施工完畢后，根據超前支護的距離開始打眼。
② 打眼時循環進尺0．7 m，爆破前最大空頂0．3 m，爆破后最大空頂1．0 m，掘進工作面軟巖部分采用密打眼(周邊眼距縮至300 mm)、預留保護層、少裝藥等方法，減輕對圍巖的破壞。爆破后先進行敲幫問頂，嚴格執行敲幫問頂制度，人員站在支護完好的安全地點，用長度大于1．5 m的長把工具，摘除危巖懸矸(包括掘進工作面)后再進行初噴。
③ 初噴厚度不小于30 mm，一般在30～50 mm，初凝20 min后開始前移前探梁，初噴期間嚴禁人員進入空頂區。人員站在支護完好的安全地點進行操作，一人持噴頭，一人輔助照明并負責聯絡，觀察頂幫安全和噴射質量，前探梁使用3英寸及以上鋼管制作，長度不小于3．2 m；吊環的強度要與前探梁的強度相匹配。上吊環的錨桿必須留有足夠的絲扣，一般不小于40 mm， 以保證吊環的牢固。前探梁到掘進工作面的端面距不得大于0．3 m。用方木、木篦與頂板按實，用木楔固定。
④ 做好臨時支護后，在臨時支護的掩護下進行永久支護的打眼、掛網、安裝錨桿等工序。
⑤ 在壓力增大，變形嚴重時，及時進行頂板錨索加固，錨索間排距2．5 m×2．5 m，由巷道正中向兩側對稱布置2排，錨索長度不小于6 m，滯后掘進工作面根據壓力大小控制在0～10 m內進行。
2.2 平頂錨網帶巷道的超前支護
遇構造、托頂煤及頂板破碎時，采用的施工方法與半圓拱錨網噴巷道的超前支護基本相同，區別主要有：
① 金屬管縫錨桿施工的方向不同，平頂錨網帶巷道的超前支護緊跟掘進工作面，在巷道頂板方向以30°～45°向圍巖打入一排超前金屬管縫錨桿(φ33 mm×1 800 mm)并壓網，施工的管縫錨桿數量也相應改變。
② 爆破后，往前移前探梁，沒有初噴這道工序。
③ 托頂煤施工時，錨索加固更及時，一般滯后掘進工作面不大于3 m，錨索布置在巷道頂板中間位置，呈雙排布置，排距2．0 m，錨索間距3．0 m。
3 超前支護的效果及簡要分析
孫村礦近幾年來在巷道過斷層破碎帶、軟巖、托頂煤等施工中，采用提前打金屬管縫錨桿超前支護，結合縮小循環進尺和空頂，堅持小循環，以保持圍巖強度，對破碎松軟圍巖起到了較好的超前支護作用，有效地控制了頂板，杜絕漏頂事故的發生，也促進了錨桿支護的大面積推廣，巷道錨桿的支護率達到100%。實踐證明，超前施工金屬管縫錨桿是一種有效的前探支護，施工工藝簡單，操作方便，掘進速度快，它能夠及時有效地加固破碎松軟圍巖，與永久支護連成一體，效果非常明顯。另外，超前支護能起到超前卸壓的作用，對防止沖擊地壓的發生也具有一定的作用。
分析管縫錨桿超前支護所起的作用，主要是巷道開挖后，破壞了圍巖原始應力的平衡，引起圍巖應力的重新分布。在破碎松軟圍巖中，圍巖受開挖影響而破裂、碎脹，破裂、碎脹的圍巖作用在支撐體上，碎脹的圍巖黏合性差，本身強度很小，而支承壓力來壓迅速，當支承壓力沒有及時支護或支護強度不夠時，將導致巷道的冒頂、片幫，這也是初期錨桿支護難以推廣的主要原因。而提前施工管縫錨桿進行超前支護后，由于錨桿有一定的張拉作用，提高巷道圍巖承載能力，對圍巖起到一定的加固作用；另外，由于破碎圍巖的空頂比較小，超前支護的管縫錨桿一端被永久支護的錨桿和網懸吊，一端打在掘進工作面的巖體中受巖體的支撐作用，所以給破碎圍巖很好的支撐作用，保持了破碎圍巖的穩定，有效地控制了破碎圍巖的冒落。
4 結論
通過采用超前支護，有效地控制了破碎松軟圍巖，結合爆破后的初噴，有效地控制了頂板，杜絕漏頂事故的發生，也促進了錨桿支護的大面積推廣。
5 超前支護存在的問題
① 超前支護采用超前注漿時，由于深部壓力大，注漿較困難，另外，注漿的工序比較復雜，給施工帶來一定的困難，所以推廣較慢。
② 超前支護的錨桿比較單一，目前使用的僅是管縫錨桿，以后產品的種類需進一步開發。
③ 目前對超前支護的認識不夠深刻，機理尚需進一步研究，特別是超前支護和沖擊地壓防治的關系。
④ 支護的工藝需進一步改進，使前探支護和永久支護有機地結合起來，起到有效的加固作用。
⑤ 在破碎圍巖的施工中，提前打前探錨桿進行超前支護，結合爆破后的初噴可以代替前探梁作為臨時支護。