[00119925]特厚煤层综放沿空煤巷基本顶破断机理与围岩不对称控制技术

本项目研究成果属于矿山工程技术领域。 我国特厚煤层（煤厚大于8m）储量丰富,是大批年产千万吨级矿井的主采煤层。特厚煤层综放开采具有单产特大、高效超高、效益显著等优越性,采面长达200-400m的特厚煤层大型综放开采已在煤炭行业发挥重要引领作用,但采放高度和开采空间超大伴随的围岩复杂剧烈活动及其引发安全灾害成为采矿学科的突出难题。尤其是特厚煤层综放沿空煤巷,受弹塑性煤体基础支撑的悬板结构大面积破断失稳运动、侧向高支承压力变迁及顶板煤体大纵深异常失稳破坏的联动演化导致沿空煤巷矿山压力与系统控制环境明显变异恶化。本项目依托国家自然科学基金重点项目及一批重大企业委托课题,经过近十年的科技攻关和工程实践,形成了特厚煤层综放沿空煤巷顶板运动理论及围岩不对称控制体系。 （1）特厚煤层综放沿空煤巷基本顶悬板结构破断活化与采动应力联动演化机理。建立了厚弹塑性煤体基础支承的悬板大结构模型,阐明了板结构在沿空煤巷区域的破断活化规律,揭示了支承压力变迁及煤体破坏塑化发展与板结构失稳的联合演化机理。 （2）特厚煤层综放沿空煤巷区段煤柱宽度与开掘时间实用计算方法。考虑大型综放开采冒落岩体承载-压实特性对采动应力的影响规律,提出了基于双屈服模型的沿空煤巷区段煤柱宽度设计方法,发明了基于基本顶沉降规律与采动应力演化的沿空煤巷开掘时间双指标确定方法。 （3）特厚煤层综放沿空煤巷不对称控制原理与关键技术。建立了采动应力演化与沿空巷道顶帮塑性破裂失稳过程的力学关系,揭示了特厚煤层综放沿空煤巷矿压逆增特征及产生机制,发明了以可伸缩恒阻锚索桁架和不对称锚梁桁架为核心的特厚综放煤巷围岩控制技术体系。 项目研究成果在晋能控股集团马道头煤矿等地推广应用,实现了特厚煤层安全高效开采,最大限度提高资源回收率,项目发表学术论文40余篇,授权专利16项,近三年新增利润1.0亿元,具有良好的社会、经济效益和示范作用。