科创中国

一、成果简介 该成果从改善动压、破碎围岩巷道所处应力环境及合理确定巷道支护技术两个方面开展研究，依据采动应力演化规律、动压巷道围岩稳定控制理论以及破碎围岩注浆加固机理，开发了沿空掘巷围岩控制技术、迎采巷道围岩控制技术、破碎围岩巷道注浆加固技术。沿空掘巷是在上区段工作面采空区岩层活动基本终止、应力调整趋于稳定后掘进，采用合理的窄煤柱护巷技术使巷道位于应力降低区，结合窄煤柱稳定控制技术与合理的巷内支护技术保证巷道的稳定；为缓解接替紧张问题，在上工作面回采结束前，需提前掘出下工作面的回采巷道，在上工作面超前、侧向和本工作面超前应力的叠加作用下，造成迎采巷道围岩十分破碎、极难维护。通过采用自主研制的注浆材料加固围岩、改善围岩性质、提高围岩的整体性和自承载能力，并与锚杆支护相结合，能提高锚杆锚固力、增大支护阻力，充分发挥两种支护的优势，能够显著改善迎采巷道维护状况。因此，通过改善围岩应力环境，并结合围岩注浆加固与锚杆联合支护技术，是改善动压、破碎围岩巷道维护状况的一条有效技术途径。 二、技术特点 上区段工作面回采引起采空区上覆岩层垮落，基本顶初次来压形成“O-X”破断，在工作面端头破断形成弧形三角块，弧形三角块断裂的运动状态及稳定性直接影响其下方的沿空掘巷、迎采巷道围岩应力状态和变形。通过建立弧形三角块力学模型，研究分析了三角块结构在掘巷前、后及工作面回采影响阶段的稳定性及其对巷道、窄煤柱稳定的影响规律，并在破裂煤岩体及其锚注体力学性能的研究基础上揭示了动压、破碎围岩巷道稳定控制机理，开发了相应控制技术。该技术不仅在沿空掘巷、破碎围岩条件下适用，在正常掘进巷道遇到地质构造带、围岩异常破碎时也能有效控制围岩的变形。尤其在高产高效矿井1个矿井1个采煤工作面，采用该技术可以保障在上区段工作面岩层稳定之前进行沿空掘巷，实现在动压、破碎围岩中有效维护巷道，为保障矿井高产高效提供了理论依据和技术途径。三、知识产权及获奖情况 获得教育部科学技术进步奖一等奖,国家安全生产监督管理总局科技成果二等奖。授 权 发 明 专 利 ： 一 种 煤 柱 与 采 空 区 过 渡 段 下 方 巷 道 顶 板 支 护 方 法 ，ZL201110057953.8受理发明专利：一种煤柱下方巷道支护方法，201110057985.8受理发明专利：一种控制动压巷道底鼓的方法，201010217011.7