[01726709]深井高应力软弱围岩巷道锚注卸综合控制技术

所属科学技术领域：矿山支护工程和煤矿开采技术。 主要技术内容：深井软岩巷道的过度变形和冒顶威胁是制约资源开发的重大技术难题，项目针对锚固失效、围岩失稳、表面变形等灾害特征，采用理论分析、矿压监测、地质力学测试、数值模拟等方法，研究了高应力作用下软岩锚固体的失稳机理，查明了围岩破坏范围和巷道变形规律，建立了“锚杆支护、注浆加固、巷道卸压”一体化综合控制技术体系，取得如下创新成果： (1)发明了双模挤胶式、可调零式和直粘式包体应变计，测明了复杂区域围岩应力场，设计了石膏类岩石材料巷道物理模型，发现了卸压槽对应力转移与变形吸收的重要机理和影响规律，测定了软岩微观结构、矿物成分和力学强度，探明了裂隙发育范围，为支护设计和围岩失稳控制提供了技术依据。 (2)针对富粘土矿物软岩强度低、变形大、破坏强的特点，研发了巷道底角卸压槽和预埋锚杆二次注浆加固技术，优化了注浆时机、注浆工艺和配浆材料，攻克了泥质软岩裂隙不发育、浆道贯通差的注浆难题，实现了结构让压与围岩改性的动态统一。 (3)采用UDEC离散元和FLAC3D有限差分法，模拟查明了卸压应力转移范围、裂隙拓展规律和损伤分布特征，确定了卸压槽位置与结构参数，控制了岩体破坏对巷道支护结构的破坏性影响。 (4)发明了自固内自闭型注浆锚杆和超声波式位移监测装置，提出了启动二次注浆的位移指标和钻孔窥视探查注浆质量的方法，实现了注浆快速高压封孔和锚杆二次可靠锚固，实现了软碎岩体的胶结硬化和稳定强化，消除了注浆返液和封层开裂现象，解除了高压注浆时诱导突水和射水伤人的安全隐患。 (5)针对大断面巷道与硐室变形大、塑性区宽、蠕变周期长等特点，研发了多层次锚固、二次复注、深浅卸压槽、钢丝绳径骨格栅等锚注卸一体化控制技术，实现了极困难支护巷道和硐室的安全施工和稳定支护。 推广应用及效益情况：项目成果在开滦(集团)有限责任公司、郑州煤电股份有限公司、神华乌海能源有限责任公司等矿区十个矿井中应用，取得了显著的经济和社会效益。近三年累计应用巷道20950米，新增原煤产量42.2万吨，产值1.6亿元，利润6086万元，实现了多层次锚杆主动支护取代密集重型U钢支架被动支护，节约支护钢材近万吨，技术实施中杜绝了冒顶事故，巷道表面位移控制在200mm以内，98％巷道实现了免维护。取得发明专利5项，实用新型专利5项，发表论文6篇。 推动科技进步的作用：项目攻克了深井复杂应力区域中破碎难支、水解失稳、散落坍塌的支护难题，提升了围岩应力场测试的成功率和精度，实现了锚注卸的标准化施工、精准化检测与协同化承载，丰富了深井软岩巷道支护理论和方法，对保障深部资源可持续开发具有重要意义。