[01821657]复杂地质条件下极不稳定煤岩巷道围岩稳定性控制及成套技术

该项目以复杂地质条件下极不稳定性煤岩巷道围岩稳定性与控制为主要工程背景，在国家自然科学基金和湖南省自然科学基金等项目的资助下，通过大量理论分析和现场实践。提出了多种支护新方法，研发了新的施工器具及监测技术，进一步推动了复杂条件下矿山巷道围岩控制理论与技术的发展。根据复杂地质条件下的煤巷顶板围岩变化不确定性特点以及锚杆支护技术的工程特性，确定了神东矿区锚杆支护煤巷顶板稳定性主要影响因素，提出了矿区顶板稳定性分类指标；研究建立了矿区锚杆支护煤巷顶板稳定性BP神经网络预测模型；开发了神东矿区描杆支护煤巷顶板稳定性分类软件系统，利用开发的软件系统对该矿区分矿井、分煤层、分区域进行了煤巷顶板稳定性分类，绘制了矿区不同矿井、不同煤层、不同区域锚杆支护煤巷顶板稳定性等值线图，为矿区煤巷锚杆支护设计提供了合理依据。针对大跨度极不稳定回采巷道，在深入分析两种不同力学结构形式单层岩层稳定性影响因素的基础上，提出了锚杆-锚索协同支护的减跨作用原理，针对湖南煤业集团周源山煤矿和重庆田家煤矿等矿井提出了综采大跨度回采巷道“锚杆-锚索”减跨支护技术和大断面切眼的支护方案，开发了一种全长锚固支护的协调变形锚固装置、一种用于锚索或锚索梁支护的可缩性锁具装置等多种配套的新型支护结构，并得到应用和推广。为了提高构造带极不稳定松散围岩巷道的稳定性，重点研究了端面顶板冒落高度与各影响因素线性相关性，分析了构造带极不稳定松散围岩变形特点，提出全断面注浆设计和双液注浆技术等相关治理方案，开发了一种新型注浆锚索装置，该研究成果广泛应用于林东矿业集团泰来煤矿回采和运输等巷道。结合高应力软弱煤岩体巷道围岩变形特点，提出了长短锚索锚杆等应力轴比承载拱强度理论，讨论了支护结构与围岩形成的承载共同体的大小和形状对深部软岩巷道稳定性的影响，开发了“长、短锚索”支护技术，发明了一种全方位高强度可压缩的U型钢卡缆，该研究成果应用贵州兴义市凹子冲煤矿回风斜井等巷道。在总结大量工程实践的基础上，针对复杂地质条件下巷道围岩的支护施工及变形监测进行了较为系统的研究，研发了一种多角度精确成孔的凿岩机气腿式支架、用于可伸长锚杆检测的拉拔仪和巷道智能自动监测系统。该系列技术在贵州林东矿务局泰来煤矿、贵州兴义凹子冲煤矿和重庆田家煤矿等矿区进行了应用推广，取得了良好的经济和社会效益。自2009年以来，该项目先后在神华集团神东矿区、湖南黑金时代股份有限公司周源山煤矿、贵州林东矿务局泰来煤矿、贵州兴义市凹子冲煤矿和重庆田家煤矿等四省10个煤矿推广应用，取得直接经济效益近亿元，显著改善了煤矿巷道的维护和安全状况，为煤炭行业的科技进步做出了重要贡献。