复合软岩断顶卸压自充填耦合支护无煤柱成巷理论及技术

发布日期:2017年12月02日 信息来源:学会办公室 点击:收藏此文 【字体:

主要完成人:马占国、周跃进、李 冲、王建国、龚 鹏,杨党委、孙、凯
王  鹏、魏、凯、冯建川
完成单位:中国矿业大学
项目及成果简介:本项目属于煤炭开采与应用领域。
我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,复合软岩顶板无煤柱开采技术已成为很多矿区期盼和亟需解决的难题之一。为此,针对现有技术的不足,课题组创新研发了 “复合软岩断顶卸压自充填耦合支护无煤柱成巷关键技术”。主要科学技术内容包括:
1、提出了复合软岩顶板预裂断顶卸压自充填无煤柱成巷结构力学模型。
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,揭示了给定变形条件下断顶卸压自充填无煤柱成巷覆岩运移规律和应力演化特征。
2、突破了复合软岩顶板难以沿空留巷的技术瓶颈,创建了复合软岩条件下断顶卸压自充填耦合支护无煤柱成巷关键技术。(1) 建立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。(2) 提出了巷道轴向深孔定向半扇面非贯穿预裂爆破方法,将爆破能量引向采空侧破岩,增加碎胀系数,保证软岩顶板完整。(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。
3、攻克了复合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) 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。(2) 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。
获发明专利4项,发表论文11篇。该技术成功应用于蒲县常兴煤业、徐州矿业集团夹河煤矿等煤矿,围岩控制效果:顶底移近量小于200mm,两帮移近量小于500m。项目执行以来累计少掘进巷道全长6000m,少留设保护煤柱全长5380m,多回收煤炭资源46.8万吨,降低了巷道支护成本,提高了资源回收率,取得了良好的经济和社会效益,具有广阔的推广应用前景。
 
(作者:邬萱 )