[00847864]深部开采优化支护参数预防巷道滞后突水的技术与实践

深部开采优化支护参数预防巷道滞后突水的技术与实践项目属于采矿工程和矿山安全技术学科，针对目前矿区在深井开拓中普遍存在且棘手的工程实际问题，该项目的研究成果重点解决煤矿生产领域矿山安全相关技术问题。随着矿区开采深度的不断增加，变形速度快，巷道底臌等流变现象成为深部巷道变形的主要特征，导致支护难度增加、巷道围岩变形增大；巷道长期变形造成差异流动破坏，容易导通含水层，诱发突水的几率增大，容易造成巷道滞后突水事故。针对深部开采存在的以下三类复杂条件：①巷道揭露断层，且断层有可能切穿含水层，中间仅有较薄的有效隔水厚度；②带压掘进巷道，巷道距离含水层较近，且含水层水压较大；③深部开采矿井，开拓巷道或回采巷道受围岩应力，水压长期作用下，巷道发生流动变形，现场往往忽视这种变形，导致潜在突水通道转变为突水通道。课题组经过多年探索研究，提出了关于预防巷道滞后突水的新技术及新理念，主要技术成果包括以下内容：1.提出了深部开采矿井突水过程化概念，地下岩体受采动影响失稳破坏，形成突水通道乃至发生突水事故是一个连续发育过程，滞后突水是一个微小裂隙由量变到质变的通道演化过程。根据围岩变形破坏形式分析了巷道支护与突水的时间效应，研究认为突水点和突水点附近的岩体会产生与突水有关的围岩变形和破坏，这一变形破坏过程符合围岩差异变形破坏规律。2.通过优化巷道支护参数，达到了预防巷道流动变形、增加岩体的防突水潜能，预防滞后突水的目的，验证了巷道支护参数优化的有效性。提出了断层破碎带注浆加固、巷帮充填减少巷道变形，预防滞后突水的安全开采新工艺，并结合工程实践进行了应用，井下原生矸石充填废弃巷道或者巷道充填开采，在预防巷道围岩变形中发挥了明显的作用。3.研究揭示了突水的水动力条件、围岩开挖应力重新分布导致巷道变形、失稳破坏、突水渐进过程和演变规律，验证了岩体蠕变特性与承压水突出的时效性问题。围绕深部开采优化支护参数预防巷道滞后突水的技术与实践项目，课题组先后开展了理论研究、室内试验以及现场工程应用，先后发表学术论文11篇（其中EI收录4篇），出版著作2部，培养研究生5名。本项目的研究成果对于优化巷道支护参数、预防滞后突水技术、保障井下安全具有重要的作用，对于指导煤矿安全生产、为井下工人创造良好的工作环境、减少固体废物排放对环境污染、增强煤矿企业环保意识、建立资源节约型社会必将发挥重要的社会效益和经济效益。