[00712537]软岩巷道断顶卸压充填高效复用关键技术

中国煤矿回采工作面两侧的区段巷道总长度达到几百万米，留设护巷煤柱造成的呆滞资源量占煤炭损失量的40％左右。煤层气即是一种清洁能源，又是一种强温室气体，聚集于采空区中的煤层气抽采难度大。无煤柱开采作为提高资源回收率和提高采空区煤层气抽采率的有效措施已成为很多矿区期盼和亟需解决的关键技术。为此，针对现有技术的不足，课题组创新研发了“软岩巷道断顶卸压充填高效复用关键技术”。 主要科技成果包括： 1、突破了软岩顶板巷道难以复用的技术瓶颈，创建了软岩条件下断顶卸压充填巷道高效复用的关键技术。(1)提出了巷道轴向深孔定向半扇面非贯穿预裂爆破方法。(2)构建了巷旁覆岩垮落封堵、碎胀充填支撑上覆稳定岩层的新型沿空留巷结构。(3)基于煤矸胶结材料力学特性研究，开发巷旁间隔浇筑预应力注浆墩柱加强支护体系。 2、攻克了软岩顶板巷道难支护的技术难题，发明了多级协调组合壳变形控制新技术。(1)构建了以短细密锚杆加固浅部锚固承载壳，长锚索加固深部自然承载壳以及中间裂隙让压壳为核心的多级协调组合承载壳结构。(2)发明了裂隙水导出装置和方法，阻止了因软岩遇水膨胀泥化导致的支护失效。 3、提出了软岩巷道断顶卸压充填高效复用结构力学模型。(1)建立了考虑断顶前后覆岩裂隙产生、发展的时空规律和分布形态以及软弱岩层力学特性、垮落岩体堆积充填支撑的结构力学模型。(2)揭示了给定变形条件下断顶卸压充填巷道复用覆岩运移规律和应力演化特征。 该项目获授权国内发明专利10项，获教育部技术发明奖(专利类)二等奖1项，中国煤炭工业协会专利奖1项，发表SCI和EI论文12篇，累计被引用35次，经专家会议鉴定项目成果达到国际先进水平。 推广应用情况：该技术成功应用于徐州矿务集团夹河煤矿、常兴煤业有限公司等企业。项目自实施以来已累计少掘进16条巷道，全长11720m，少留设16条保护煤柱，多回收煤炭资源65.17万吨，产值达29918.1万元。项目不仅降低了巷道支护成本，提高了资源回收率和煤层气抽采率，同时减少了煤层气向大气中的排放，降低了对大气环境的污染，有利于矿区土地复用、生态修复和环境保护。该项目推广应用到徐州矿务集团夹河煤矿、常兴煤业有限公司和三河尖煤矿、山东新安煤矿等企业，为同类条件的矿区提高沿空留巷技术水平提供了示范，取得了良好的经济和社会效益，具有广阔的推广应用前景。