[01418383]特厚煤层大断面煤巷推引锚固与复向支护系统研究

项目所属科学技术领域：矿山支护工程。 立项背景：综合机械化放顶煤开采是特厚煤层大型集约化开采的主要采煤方法，亦是其高产高效安全开采的重要发展方向。紧随机电装备现代化和大型化发展趋势，回采巷道断面尺寸扩大化进一步显现，特厚煤层大断面煤巷表现出区域性锚固失效和“离层错动”等多样化破坏模式，围岩控制难度急剧增加，严重制约着矿井安全生产和正常接续。 主要技术内容：该项目主要适用于煤系地层厚煤顶巷道的高效锚固和安全支护，为大断面煤巷快速掘进和稳定控制提供原始发明创造和关键支护技术。 技术内容：①调研分析特厚煤层大断面煤巷锚固失效特点及其主导因素，明晰现有无约束推送锚固和分次推送锚固在厚煤顶巷道锚索安装过程中的应用局限性；②系统开展推引底盘、U型卡夹等推引锚固关键装置的研发设计和试验应用；③阐明锚索桁架复向支护力学机理；④明晰锚索桁架非对称布置的科学性；⑤形成特厚煤层大断面煤巷锚固支护可靠度评价体系。 创新点：①发明了一种用于巷道锚索锚固剂安装的整体推引式方法，研发出具有“推、引”双重功能的锚固剂整体推送装置和安装工艺，提高了锚固剂的安装效率和锚固安全性；②发明了以同轴型连接锁紧器为核心部件的高预应力锚索桁架结构，有效解决了高预紧力张拉和锁紧一体化及系统结构和受力同轴化难题；③基于沿空煤巷巷道中心轴两侧煤体微裂隙数量、发育速度和贯通速度的不对称演化，提出了沿空煤巷锚索桁架非对称支护技术，论证了锚索桁架非对称支护重点区域强化调控、顶板整体协同承载、畸变密度同步强化的围岩调控机制；④提出了特厚煤层开切眼巷道锚索桁架非对称布置形式，明晰了其围岩调控机理：提高了两次独立掘巷支护相关性，形成了特厚煤层开切眼巷道顶板连续承载结构；⑤建立了特厚煤层大断面煤巷推引锚固和复向支护“共因失效”计算模型，构建了以现场抽样拉拔为评价参量、以推引锚固失效概率和复向支护失效概率为评价指标的特厚煤层大断面煤巷锚固支护可靠度评价体系。 技术经济指标：①推引锚固技术经济指标：离层通过能力：实验室可顺利通过30mm离层间隙；塌孔通过能力：不受塌孔影响，且具有一定的疏通钻孔能力；安装效率：无塌孔和离层，安装1根锚索平均节省54秒，有塌孔或离层平均节省20分钟左右；钻孔失效概率：东庞矿、新三矿、东欢坨矿钻孔失效概率控制在1%以下，燕子山矿、南阳坡矿、元宝湾矿和昌恒矿钻孔失效概率控制在0.2%以下。②复向支护技术经济指标：应用巷道未出现冒高大于0.62m的冒漏顶事故。 应用推广及效益情况：该项目首先在同煤集团燕子山矿和同忻矿开展前期试验应用，后续推广到该省峰峰矿区新三矿、邢台矿区东庞矿、开滦矿区东欢坨矿，与此同时在中煤金海洋矿区南阳坡矿和元宝湾矿、皖北煤电昌恒矿开展推广应用。提供的应用证明表明，项目研究成果显著提高了巷道锚固支护效率，减轻了工人劳动强度，节省了巷道维修费用，累计新增销售额7.22亿元，新增利润2.54亿元。