[01706351]三软厚煤层综放工作面极窄煤柱沿空掘巷关键技术及工程应用

1.研究背景：项目属于矿山工程技术学科领域，以新郑煤电有限责任公司二1煤的采掘条件为基础，研究了三软厚煤层综放面区段巷道间的煤柱留设及巷道支护问题。新郑煤电有限责任公司二1煤属于“三软”厚煤层，煤层厚度平均5.5m，部分工作面煤层厚度超过8.0m，虽然国内有一次采8.8m煤厚的成功案例，但是该矿二1煤松软破碎，采高过大存在煤壁片帮危险，因此，采煤方法为综采放顶煤。回采巷道沿顶掘进留底煤，常规的窄煤柱沿顶掘进留底煤存在回采率降低问题，实现窄煤柱沿顶掘进到极窄煤柱沿底掘进，对三软厚煤层综放面实现高效绿色开采具有重要的意义。 2.主要技术内容： (1)“三软”厚煤层回采巷道地质力学评估煤坚固性系数测定、顶板岩层结构探测、围岩松动圈测试等表明：巷道顶煤厚度变化大、整体性差、松软破碎、煤的坚固性系数0.3左右；顶底板为砂质泥岩或泥岩，属于典型“三软”巷道。防止锚固力衰减，提高围岩自承能力是三软厚煤层极窄煤柱沿空掘巷围岩稳定需要解决的关键技术。 (2)煤柱尺寸对三软厚煤层综放工作面回采率的影响规律分析了三软厚煤层综放工作面回采率的影响因素，计算了区段巷道沿顶掘进与沿底掘进，不同煤柱宽度时的回采率，论证了新郑煤电有限责任公司三软厚煤层综放工作面极窄煤柱沿空掘巷对回采率保障的重要性。 (3)三软厚煤层综放工作面极窄煤柱稳定性的影响因素及尺寸确定利用弹塑性力学理论计算了沿空掘巷煤柱的理论尺寸。采用数值模拟和相似模拟相结合的方法，明晰了极窄煤柱的力学特征，厘清了煤柱稳定的影响因素，确定了最佳煤柱尺寸。确定了受采动影响时沿空掘巷顶板支承压力分布规律及煤柱加固措施。 (4)三软厚煤层综放工作面沿空掘巷极窄煤柱锚网支护锚固力防衰减关键技术针对三软厚煤层综放开采条件下极窄煤柱锚网索主动支护的瓶颈问题，研制了厚煤层锚网索主动支护下极窄煤柱巷道锚固力防衰减设备并形成了实用技术。 3.知识产权情况：授权专利10项，其中发明专利5项，实用新型专利5项，发表代表性论文8篇，其中SCI收录2篇，中文核心6篇(EI收录2篇)。 4.技术经济指标： (1)应用单位采用了极窄煤柱沿空掘巷技术，三软厚煤层工作面的回采率达到了93%； (2)应用单位采用了极窄煤柱沿空掘巷技术及安全措施，百万吨死亡率为零。 5.应用推广及效益：项目解决了三软厚煤层综放面矿压显现剧烈及回采率低的瓶颈问题，实现了三软厚煤层综放面由5m窄煤柱护巷到2m极窄煤柱的改进，支护方式由被动支护转变为主动支护，保证了巷道稳定，提高了回采率。项目成果在新郑煤电有限责任公司、焦煤九里山矿、鹤煤八矿、安阳大众煤业有限责任公司等单位进行推广应用，取得经济效益1.59亿元，经济社会效益显著，在类似条件矿井中具有广阔的应用前景。