0 前言魏家地煤矿是靖远煤业集团有限责任公司的骨干生产矿井，设计生产能力150万t/a，属煤与瓦斯突出矿井，“三软”煤层，煤尘具有爆炸性，煤层易燃氧化，发火期4～6个月。矿井有瓦斯、火灾、煤尘、水、顶板等重大灾害，是国家重点监控的矿井之一。
    魏家地煤矿煤层赋存条件复杂，主采煤层为一层煤，极软、特厚、高瓦斯、突出、高地应力。综放开采技术不仅使矿井煤炭年产量大幅度提高，而且大大改善了工人的作业环境和工作面生产条件，降低了工人劳动强度，极大地提高了广大职工的劳动积极性和主动性。
    1 煤层巷道支护现状
    随着矿井开采深度的加大、水平接替紧张、综放工作面的连续开采和综放开采工艺自身的限制，近年出现了一些在原始突出煤层区域和采区边界受构造影响带影响区域掘进的解突巷道和构造影响带应力集中的巷道。属典型的“三软”煤层，高CH4、高地应力的特殊条件使巷道支护存在诸多困难。特别在构造影响带内原始煤层巷道1112工作面两道或同区域相似条件下的东102回风巷的锚网支护中采用锚网索喷支护技术，不论是顶部采用短锚索代替锚杆或全锚杆支护，巷道变形急剧的状况仍然难以控制。观测数据显示，巷道在掘成初期的20天内，顶底板移近量达800mm，而巷道两肩部的内敛量则高达1000mm以上，巷道支护处于失稳状态。在工作面设备安装前，巷道断面已不能满足回采要求，必须提前进行一次返修维护，而在回采过程中，受超前支撑应力的影响，两道断面的内敛不能满足运输和通风需求，随回采推进反复进行扩巷维修，不仅造成了大量人力和财力的浪费，而且给矿井的正常接续带来了巨大压力，成为制约矿井持续健康发展的巨大障碍。
    2 煤层巷道掘进与支护改革的必要性从施工过程和现场观测看：1）煤软、大倾角易垮邦。2）瓦斯大、爆声大、动压频繁。3）构造影响带原始煤层煤体松散。
    从支护过程中看：1）局部地段锚杆拉断或直接与托板一起拉入煤体内。2）巷道出现吊包、脱皮掉渣、两帮鼓出等现象。3）采动范围内断面缩小，锚杆失效。
    以上情况暴露出煤层巷道支护实质性问题：1）原始煤层在掘进中一致处于动压状态，现有支护在动压状态下受力不均衡。2）煤软、煤体松散时煤层自身粘结力和煤体内摩擦阻力小，容易垮帮，锚杆初承力达不到要求。3）使用巷道整体位移，断面缩小，松动圈扩大，锚杆支护失效。4）返修巷道多次维修已破坏围岩的原始应力，采取的各种支护方式已成被动支护，支护效果越来越差。
    对构造影响带内原始煤层巷道掘进与支护技术进行改革，提高巷道围岩稳定性，减小巷道变形量，以保证安全生产的正常进行，改善矿井生产的被动局面，是矿井生产技术管理的重点和难点，也是实现矿井安全高产高效的突破口。于是结合魏家地煤矿具体的工程地质条件，对构造影响带内原始突出煤层巷道支护技术进行研究，一方面可以提前实现区域解突，加快采掘接替步伐，另一方面可以降低回采巷道支护和维护成本占矿井综放开采成本的比例，减少巷道返修率，降低工人劳动强度，实现矿井厚煤层综放开采的安全高产高效，具有重大的理论意义和现实意义。
    3 卸压增阻弱结构补强双支护技术锚杆支护巷道质量的好坏取决于锚杆支护设计参数的合理性。才能保证巷道能够满足安全生产、稳定可靠、合理经济的要求。（1）卸压增阻弱结构补强双支护方案设计原则首先利用释放卸压和注水增阻改善煤体自身条件，然后利用支护体与围岩相互作用和共同承载的原理，使支护系统既能加固围岩，改善围岩受力状态，又能提高围岩自身承载能力，缓和围岩的变形移动，使巷道断面不致过度缩小，同时防止已散离和破坏的围岩冒落，以达到施工简便快捷、经济合理和安全生产的目的。为此，在原始突出煤层巷道支护设计时，应当考虑以下几点：
    ① 围岩是一种天然的承载结构。要认清巷道的地质条件和围岩的力学性质，合理确定原始突出煤层巷道布置位置和掘进与解突、瓦斯释放时间,避免或减少围岩受瓦斯释放过程的影响。提高煤体稳定性,充分发挥围岩自身承载能力的作用。
    ② 合理的支护方式和支护参数应当充分利用围岩的自身承载能力。有利于节约支护材料，达到经济合理高效的目的。
    ③ 在保证安全生产的前提条件下合理利用围岩的自身承载能力。既要允许巷道适当变形，起到适当卸载作用，但又不能让它过度变形，必须把变形控制在一定的范围内，防止有害或危险的情况发生。
    ④ 合理利用围岩自身承载能力的有效途径就是使支护系统与围岩在相互约束的状态下共同承载。为了达到这种状态，最可行有效的方法之一就是使支护系统向围岩提供一定的支护阻力，使得围岩在承受一定支护阻力的条件下有限制地向巷道空间内变形（受控变形），同时在应力释放后及时对煤体进行支护。
    ⑤ 复杂条件下的煤巷或软岩，顶板应采用高强度、超高强度全长树脂锚杆进行综合支护，这样既能提高顶板整体稳定性，又能使围岩变形得到有效控制。
    ⑥ 复杂条件下的煤巷或软岩巷道，应适当增加组合梁的支护厚度，采用锚索代替锚杆。锚索的可弯曲性使它在施工过程中能有限的增加长度成为可能。
    ⑦ 为控制巷道底臌，应采用加固巷道两帮及边角的方法，控制两帮和边角的塑性区的发展。
    ⑧ 在极其松散破碎的软岩中，应采用释放和注水的作用来改善煤体内在条件，在锚索架套U型钢梁对弱结构补强的情况下，双支护的形式保证了巷道的稳定性。
    ⑨ 控制原始突出煤层巷道强烈变形的前提是控制好两帮和顶板的变形,尤其是两帮,应当采用既有高预应力高支护阻力又有一定变形能力的螺纹钢锚杆,尽早使围岩由单向双向应力状态转向双向三向应力状态。
    ⑩煤层坡度大，掘进过程中煤壁极易垮帮时，沿走向按煤层倾角在断面上设计走向锚索，降低水平走向应力和重力分力。
    （2）卸压增阻弱结构补强双支护方案设计
    构造影响带内原始突出煤层巷道围岩控制的基本原理是利用构造切割方向支承压力分布规律，采用合理的巷道布置方式、支护及卸压保护技术，使巷道构造应力提前释放,避免或减少构造应力的强烈影响，降低围岩应力，提高围岩强度控制，以达到控制围岩变形、提高巷道围岩稳定性的目的。选择合理的释放钻孔施工、注水参数的设计和合理可靠的支护时机,应用锚杆支护围岩强化强度理论和锚索加强支护技术,优化锚杆支护形式和支护参数，通过组合锚杆支护和高预应力高支护阻力且有适当变形能力的高强度锚杆控制两帮和顶板的强烈变形，是支护技术的综合利用。完善巷道锚杆支护施工与质量监测技术是巷道围岩控制技术的关键手段。
    （3）具体试验巷道的掘进与支护施工技术
    根据卸压增阻弱结构补强双支护技术理论，魏家地矿对东一采区构造影响带范围的东一采区1102工作面掘进巷道进行实验分析，并将西一采区构造影响带内划分表外储量的1114工作面在回采过程中巷道变化情况观测分析：
    ①巷道断面
    1102工作面切眼：巷道断面为圆角矩形。掘进断面S=22.26 ，净断面S=20.96 ，掘宽7.７m，净宽7.５m，掘高2.9m，净高2.8m。
    1102工作面机道：断面形状为圆弧拱形，拱半径2.5m，拱高1.5m,墙高1.8m。 断面尺寸：S掘＝14.13m2、S净＝13.18m2；净宽＝4.6m、掘宽=4.8m；净高＝3.3m、掘高=3.4m。
    ②巷道支护
    锚网索喷加桁梁锚索点柱配合的联合支护。锚杆(锚索)锚固采用加长锚固，使用树脂锚固剂。2600 mm锚杆每眼使用CK2360和Z2360各一节锚固剂，2000 mm锚杆每眼使用Z2360锚固剂两节，短锚索使用CK2360锚固剂一节、Z2360锚固剂两节共三支锚固，长锚索使用CK2360锚固剂一节、Z2360锚固剂三节共四支锚固。铺单层菱形金属网，喷厚100mm，锚杆预紧力：顶部2600 mm锚杆400Nm,帮部2000 mm锚杆350Nm。短锚索锚固力为20MPa，长锚索锚固力为28MPa。