[00131428]鄂尔多斯深埋厚煤层留顶煤大跨度沿空掘巷关键技术及应用

我国最大的煤炭生产基地、地处中国能源“金三角”腹地的鄂尔多斯区域,近几年来,一批千万吨矿井开采逐渐进入到600 700m埋深,深埋工作面开采布局普遍采用蒙陕浅埋开采采用的留设20~30m区段煤柱“双巷”布置方式,大煤柱应力集中造成下区段回采巷道变形大、维护困难、动力灾害频繁,对上覆或下伏煤层安全回采带来威胁和且造成优质煤炭资源浪费,“双巷”布置方式无法满足鄂尔多斯深埋煤层安全高效生产需求。目前针对西部鄂尔多斯矿区深部条件针对性的留小煤柱沿空掘巷没有可直接借鉴的工程实践,加上鄂尔多斯深埋厚煤层顶板赋存结构等与东部矿区不同,把东部积累的沿空掘巷技术等直接应用于鄂尔多斯深埋厚煤层条件,缺乏科学合理的依据,且当前东部采用“短锚杆+长锚索”支护技术尚未完全解决深埋厚煤层大断面沿空掘巷围岩大变形、顶板安全稳定差等问题。本课题立足于鄂尔多斯深埋煤层典型工程条件,通过系统研究,形成了鄂尔多斯深埋厚煤层留顶煤大跨度沿空掘巷关键技术体系。 （1）建立了采空侧预裂断顶留小煤柱沿空掘巷围岩结构理论模型,求解了采空侧预裂断顶沿空掘巷围岩结构稳定的极限平衡方程,建立了围岩结构稳定影响因素强度因子评价指标,系统揭示了采空侧预裂断顶沿空掘巷围岩结构稳定特征,进一步发展了深部留小煤柱沿空掘巷围岩控制理论。 （2）构建了小煤柱结构体渐进破坏损伤力学模型,分析了小煤柱空间（纵横方向）渐进破坏过程,定义了小煤柱结构体“失稳临界线”的概念,归纳了小煤柱结构体危险区域分布规律：靠近巷道2m范围内煤柱结构体的拉裂破坏和靠近顶板处煤柱结构体的压剪破坏,并合理确定了鄂尔多斯深埋厚煤层留顶煤大跨度沿空掘巷合理区间煤柱宽度,为鄂尔多斯深埋冲击倾向厚煤层沿空掘巷围岩安全控制提供了基础。 （3）研究了沿空掘巷损伤围岩双层强化控制机理,建立了鄂尔多斯深埋冲击倾向厚煤层留顶煤大跨度沿空掘巷以空间应力优化、围岩结构双层强化、掘采全周期安全化为目标的主动控制关键技术,具体形成了深埋冲击厚煤层大跨度沿空掘巷采空侧断顶卸压控制技术、损伤岩体长锚固双层强化跨界支护技术和综采工作面掘-采全周期安全保障综合技术。 （4）首次成功实现了鄂尔多斯深埋冲击倾向厚煤层大断面巷道留小煤柱沿空掘巷的工程应用,为西部矿区深埋煤层生产系统合理布置变革提供了借鉴和工程示范。