[00940643]非充分稳定覆岩下回采巷道协同掘进围岩控制技术

本项目属矿山科学技术领域。受限于巷道支护技术，采煤工作面采完后，一般要等覆岩基本稳定后才沿空掘巷准备相邻工作面；对于村庄压煤等原因所致的单翼采区，只能跳采接替，必然产生高应力集中的“孤岛”工作面，可能带来冲击矿压等动力灾害。随着沿空巷道支护技术的发展，部分煤矿逐步尝试在工作面采完后甚至开采期间就开掘沿空巷道，以避免“孤岛”工作面开采，并为快速准备接替工作面创造了可能。为此必须解决两大核心问题：非充分稳定覆岩下的巷道围岩控制技术和快速准备接替工作面。本项目创新研发了非充分稳定覆岩下沿空掘巷围岩控制及实体煤巷道加快掘进速度两项关键技术，提出了钻孔基本测量尺度-裂隙条数法和及时沿空掘巷与两巷协同掘进实现工作面快速顺序接替的方法，解决了矿井生产面临的难题。主要创新成果是：（1）研发了非充分稳定覆岩下沿空掘巷煤柱稳定性控制的“强拉、短控、长注”三位一体耦合支护技术。考虑上区段巷道支护到沿空巷道掘进及本工作面回采全过程，在上区段巷道采用高强预应力锚杆拉紧煤柱采空区侧煤体，在沿空巷道煤柱侧采用短锚杆控制煤柱整体位移区的完整性，长注浆锚索加固锚固点限制整体位移区与不动区之间的离层发育，三者共同作用控制煤柱稳定性及沿空巷道围岩稳定性。（2）研发了近距离煤层群下位煤层实体煤巷道加快掘进速度的技术——基于安全评价的支护参数优化和帮锚杆两步法施工技术。对原巷道支护系统进行安全可靠性评判，如可行则适当放大锚杆排距；先施工部分帮锚杆，形成工作面后，再超前工作面后退增补剩余部分，实现了巷道快速掘进。（3）创新提出了钻孔基本测量尺度-裂隙条数法，揭示了非充分稳定覆岩下沿空巷道围岩大变形机理。利用钻孔裂隙统计分析法，揭示了不稳定覆岩下沿空巷道围岩大变形的根本原因是基本顶的断裂、回转和滑移，为确定巷道围岩控制技术方案提供了理论依据。（4）创新提出了实现工作面快速顺序接替的方法——及时沿空掘巷与工作面两巷协同掘进。上区段工作面采完后及时掘进沿空巷道，基于支护系统安全可靠性评价优化实体煤巷道支护参数及施工工艺加快掘进速度；通过两巷协同掘进，实现了工作面快速顺序接替。项目已获实用新型专利3项，发表论文3篇。2010年9月首先在鲍店煤矿103下03工作面成功应用，沿空巷道围岩变形得到有效控制，实体煤巷道掘进速度提高15%，缩短工作面接替时间6个月，多采出煤炭66.5万吨。目前成果已在兖州煤业、河南平禹煤电、山西晋城沁秀煤业等公司多个煤矿推广应用，累计节支908.74万元，多采出煤炭632.8万吨，创造利税130705万元，有效缓解了所在煤矿采掘接替紧张局面，技术经济效益非常显著。2012年11月26日，山东省科技厅技术鉴定成果达到国际先进水平。项目成果发展了非充分稳定覆岩下的沿空巷道围岩控制技术，突破了上区段采空区覆岩活动稳定后才能开掘沿空巷道的常规做法，对我国类似条件煤层安全高效开采具有引领作用。