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上社二景煤矿15107工作面位于15号煤层Ⅰ采区西翼北部，埋藏较深，地质构造复杂，工作面倾斜长度168 m，走向长度580 m，埋深740 m，侧压系数0.4，垂直应力18.5 MPa，水平方向应力7.4 MPa，煤厚5 m，采放比为1.083，采用放顶煤开采工艺，进回风巷道均为矩形断面(高5 m×宽4.5 m)，采用锚杆锚索配合超前端头支架进行超前端头顶板维护，现有的支护方式基本能够控制巷道顶板及两帮的变形，但受到工作面采动和顶板周期来压的影响，两端头顶角处煤帮易松动、失稳、煤壁承载上覆顶板岩层能力逐渐丧失，顶板破碎、下沉严重，造成工作面过机头机尾时出现片帮、冒顶、机头机尾端头支架移架和前部输送机推移困难等现象，影响工作面正常推进速度。
为了解决上述问题，辽工大题正义教授团队利用FLAC3D模拟15107综放工作面正常开采时采煤机回风侧滚筒距机尾30、20、10、5、2、0 m时端头顶角处围岩破坏演化过程。发现：在距机尾5 m以外的采动扰动对端头顶角处的围岩破坏范围没有影响。在距机尾5 m至2 m的开采过程中，采动扰动对端头顶角处的围岩破坏范围影响较小。在距机尾2 m至割透机尾的开采过程中，采动扰动对端头顶角处围岩的破坏范围影响较大，最大破坏范围增至边长1 m的矩形。这一结果为掏槽、补打加强锚索的参数提供了依据。
综放工作面端头顶角处掏槽、补打加强锚索控制围岩稳定是以围岩应力转移技术为根本，以引起端头顶角处围岩变形破坏的力学环境为出发点，以控制端头顶角处围岩应力为核心对象，将端头顶角处围岩应力重新分布(向煤体外部空间耗散或向煤岩体深部区域转移)，使端头顶角处围岩的应力曲线峰值向煤岩体深部转移，以减小巷道围岩受采动影响时的塑性区破坏范围和破坏程度，杜绝受采动影响下端头顶角处围岩出现片帮、冒顶事故的发生，实现端头顶角处围岩得到稳定控制的目标，保证端头支架和前部输送机的顺利推移。
FLAC3D模拟结果显示，端头顶角处围岩出现塑性破坏，发生片帮冒顶的范围高×宽为1 m×1 m的顶角区域，对此，研究人员决定采取在靠近工作面端头顶角处煤壁进行掏槽处理(掏槽高×宽为1 m×1 m)，改变端头顶角原有的应力分布，促使原始应力集中区域得到泄压，将端头顶角处的应力集中区域向深部转移。
掏槽后对顶部进行补打锚索(根据顶板岩层位置关系，选取ф17.8 mm×8 300 mm)，加强端头顶角处的支护强度。
掏槽使用风镐作业，掏槽后增补金属网，并补打锚索加强支护，锚索间距0.5 m，排距1.0 m，每排2根(靠近煤帮侧的，偏向煤帮15°)，方垫片选用250 mm×250 mm，每天掏槽一次，每次掏槽长度4 m，保证一天的生产循环进度。
掏槽、补打锚索支护示意
现场实验采用KSE-Ⅱ-1型钻孔应力计对未开采时、正常开采时、掏槽补打加强锚索后开采时三种开采状态下端头顶角处围岩应力进行监测。
未开采时应力集中区域在端头顶角处。正常开采时顶角处围岩发生片帮、冒顶现象，应力集中区域向深部转移，围岩得不到有效控制。掏槽、补打加强锚索后，改变端头顶角的应力分布，原始应力集中区域得到泄压，并向深部转移，受采动影响下端头顶角处围岩处于稳定状态，端头支架和前部输送机能够顺利推移。
作者简介：题正义(1957—)，男，吉林舒兰人，博士，教授，博士生导师。Tel：0418-3350469，E-mail:tizy1957@163.com
