[00788894]大采高工作面屈服煤柱留设与巷道围岩协同控制技术

随着优越煤层开采的逐步枯竭与煤炭资源的减少，三软煤层回采巷道围岩变形大、支护成本高与煤柱尺寸留设不合理等问题成为制约三软煤层开采的技术难题。课题以回采巷道顶板围岩稳定为前提，以屈服煤柱最大承载为原则，合理留设屈服煤柱尺寸，提高巷道围岩稳定性，实现屈服煤柱的最大承载与巷道围岩稳定性控制的协同，为屈服煤柱合理留设与巷道围岩控制提供新的理论支撑与技术途径。1、技术内容：(1)双巷布置巷道围岩的变形特征及失稳机制。包括：双巷布置大断面回采巷道围岩变形破坏特征实测；不同煤柱尺寸下回采巷道围岩变形破坏影响因素分析；斜顶软煤回采巷道围岩变形与失稳机制。(2)不同煤柱尺寸留设与巷道围岩稳定性关系。包括：不同煤柱尺寸条件下巷道围岩应力分布规律；不同煤柱尺寸条件下巷道支架受力特征；不同煤柱尺寸条件下巷道围岩裂隙发展及变形破坏规律。(3)煤柱屈服承载的力学特性及合理尺寸留设。包括：煤柱萌生塑性与最大塑性状态的煤柱尺寸确定；不同尺寸煤柱屈服承载的基本力学特性；基于巷道围岩稳定的合理屈服煤柱尺寸留设。(4)屈服煤柱留设与巷道围岩稳定的协同机理。包括：煤柱屈服承载与顶板强化支护的协同作用机理；屈服煤柱条件下不同支护方式对巷道围岩稳定性的作用机理。(5)双巷布置巷道围岩稳定性控制的实现方法。包括：提出基于煤柱屈服承载的巷道围岩控制技术；确定基于煤柱屈服承载的巷道围岩控制的实现途径。2、授权专利情况：该项目研究共授权专利10项，均与项目研究内容密切相关，其中6项发明专利，涉及到相似模拟实验装置的研制与实验方法、支护构件的室内试验方法、现场不同地质条件下的回采巷道围岩控制技术等，4项实用新型专利，涉及到巷道围岩地应力的测试、机械式巷道围岩离层监测仪、矿用锚索与相似模拟实验高精度支架等。3、技术经济指标：(1)回采巷道煤柱尺寸进一步减小，煤柱尺寸缩小1倍，甚至更趋于减小，极大地提高了煤炭资源采出率。(2)采用三软煤层回采巷道锚杆(索)+多向可缩异梯形棚与锚杆(索)+再造承载层的围岩控制技术方案，有效地减少了三软煤层回采巷道围岩变形，能够满足回采巷道在服务期内正常使用要求。(3)提高了回采巷道的掘进与支护速度，科学合理三软煤层回采巷道措施，确保了矿井安全高效生产。4、应用推广及效益：(1)该项目技术在河南永华能源有限公司郭村矿12041与12061工作面回采巷道掘进支护中进行推广应用，且在郭村矿其它工作面煤柱有进一步减小的应用(最小煤柱尺寸已小于2m)，研究成果已在永华能源有限公司所属矿井进行推广应用。(2)该研究成果可在有相同及类似条件合理煤柱尺寸留设与回采巷道围岩控制中推广应用，由于煤炭资源的逐步枯竭与现代化矿开采的需求，该研究成果将具有广泛的应用范围及技术前景。