[01358351]沿空留巷巷旁协同支护理论与技术

(1)项目简介 近年来,我国在沿空留巷方面开展的许多研究表明,在许多条件下沿空留巷效果差。究其基本原因在于缺乏沿空留巷理论指导,未开展针对性研究,具体体现在：（1）没有深入研究不同类型顶板破断运动特征及其对巷道围岩变形破坏的影响;（2）未按照不同顶板运动特征进行分类,开展沿空留巷巷旁协同支护方式及支护结构研究。 本项目针对坚硬、中等稳定及石灰岩缓沉三种典型顶板条件,采用理论分析、数值模拟、室内试验及现场测试相结合的研究方法,建立以侧向顶板破断结构及运动特征为基础的沿空留巷巷旁协同支护理论模型,实现了典型条件下沿空留巷的定量支护设计,并研发相应巷旁支护技术及充填材料,成功地进行支护实践并得到推广应用。 项目组经过七年多努力,取得的主要科技创新如下：（1）针对坚硬顶板运动特点,提出通过柔性材料缓冲坚硬顶板先期运动形成的冲击动载、高强度材料支承后期顶板作用力的巷旁支护思想,创建了适于坚硬顶板强冲击特征、具有缓冲让压与承载双功能的“顶柔底强”组合巷旁支护力学模型,发明了基于顶板运动状态定量地确定巷旁柔、强两种充填材料厚度及强度的方法,并研发了巷旁柔、强两种充填支护材料,实现了坚硬顶板条件下的沿空留巷。（2）针对中等稳定顶板垮落较充分的特点,在深入揭示横向加锚矸石体变形硬化机理的基础上,研发了横向加锚矸石体巷旁充填支护技术,实现了该条件下沿空留巷,并推动了绿色开采科技进步。（3）在深入揭示石灰岩缓沉顶板运动特征基础上,基于试验研究获得了锚索+单体液压支柱+分段爆破切顶的巷旁支护方式,实现了石灰岩顶板沿空留巷,在兖州、新汶、枣庄矿区得到推广应用,具有示范性。 （2）经济与社会效益 2011.01～2014.6期间,本项目研究成果在新汶、京西、大同、枣庄等矿区进行了推广应用,累计留巷52700m,为煤矿多回收煤炭资源573.64万t,为矿井获得经济效益（纯收入）4.52 亿元。现场实践表明,本成果不仅显著提高了资源回收率;而且减少了巷道的掘进量、降低了工人的劳动强度、延长了矿井的服务年限;同时还保障了巷道稳定性,避免了工作面上隅角瓦斯积聚、强烈采动影响下巷旁充填体压缩破坏造成漏风等灾害,为矿井安全生产提供了强有力支撑,具有很强示范性。 （3）获得成果 申报国家发明专利13项（已授权6项）、授权国家实用新型专利6项,发表学术论文10篇。