[00753659]枣庄矿区长壁采煤主动式超前支护理论与关键技术

该项目属于煤炭开采科学技术领域。 中国煤炭工作面开采机械化率达85％以上，其中，截止2020年底，中国智能化工作面预计达550个。但工作面两巷超前段以“单体/液压支架”为主的支护形式与工作面自动化、智能化发展趋势不相匹配，首要问题是改变回采巷道支护设计理念与取消回采面超前段“单体/液压支架”支护形式，并研发与工作面智能化开采相适应的超前段支护成套技术。国内存在的技术难题有：缺少针对煤系层状顶板结构的围岩控制理论，取消现有超前支护形式的理论依据不足；动压影响下巷道围岩稳定性评价技术体系不完善，未能建立考虑回采巷道服务全周期的支护设计方法；尚未突破与工作面智能化开采匹配的主动式超前支护关技术。 项目实现长壁采煤工作面两巷主动式超前支护关键技术创新，创新成果有： (1)首次提出了基于有效锚固长度的叠加梁支护理论，建立了煤系巷道顶板锚杆(索)锚固能力评价方法，攻克了工作面两巷主动式超前支护合理设计难题。 (2)建立了巷道围岩裂隙表征方法，研发了基于深度学习的钻孔图像智能识别技术，掌握了两巷全生命周期内围岩裂隙时空演化特征，获得了最佳支护时机。 (3)研发了新型全锚固高强度多段式中空注浆锚索，开发了围岩裂隙注浆浆液扩散可视化方法，大幅度提高了锚索的承载作用能力(锚固强度、延展性相比普通锚索分别提高15％、25％)，破解了动压回采巷道破碎顶板支护难题。 (4)建立了工作面两巷围岩质量动态、定量分类技术，首次开发了分区域锚杆(索)主动式超前支护技术，破解了传统被动式支护方式施工复杂、劳动强度大、回采效率低等难题。 (5)开发了不同开采条件下主动式超前支护模式，创建了“分条件、分区域”主动式超前支护技术体系，保障了巷道安全，实现了工作面两巷超前支护无人化。 围绕该项目，研究成果获发明专利授权20项，其他知识产权5项，项目成果成功应用于鲁、晋、皖、蒙等地区，包含厚煤层、薄煤层、浅埋煤层、千米深井等地质条件，以及沿空留巷、沿空掘巷、双巷掘进等开采条件，共计50多对矿井200余条巷道，保障了工作面安全高效开采，新增利润9.1亿元。通过了由中国煤炭工业协会组织的专家委员会的鉴定，评价“该项研究成果达到了国际领先水平”。