煤矿深部巷道围岩协同控制理论与成套技术
康红普1
姜鹏飞1
杨建威1
黄炳香2
管学茂3
王志根4
吴拥政1
张镇1
李文洲1
高富强1
李嘉峰1
1.中煤科工开采研究院有限公司,北京 100013;天地科技股份有限公司,北京 100013;煤炭智能开采与岩层控制全国重点实验室,北京 1000132.中国矿业大学煤炭精细勘探与智能开发全国重点实验室,江苏徐州 2211163.河南理工大学材料科学与工程学院,河南焦作 4540034.中煤新集能源股份有限公司,安徽淮南 232170
摘要：我国深部煤炭资源丰富,随着浅部煤炭资源不断枯竭,深部煤炭开采势在必行.我国煤矿已有40余对矿井开采深度达到和超过1 000m,最深达1510m,主要分布在中东部和东北矿区.此外,西部一些矿区,如鄂尔多斯、陇东、彬长等矿区也相继进入深部开采.与中浅部矿井相比,深部矿井具有高地应力、强采动、大变形(软岩)及强冲击(硬岩)等显著特点,巷道围岩变形表现为强扩容性、强流变性和冲击破坏严重.深入分析了深部巷道应力环境、围岩地质力学特性,研究了深部软岩巷道围岩变形破坏特征,发现深部软岩巷道围岩大变形主要由3种变形引起:扩容变形、煤岩体流变及结构性流变,揭示出深部软岩、高应力、强采动巷道围岩大变形与失稳机理.提出深部巷道围岩支护-改性-卸压协同控制理念,阐述了深部巷道围岩协同控制的本质内涵,分析了各种围岩控制方式时空协同作用,阐明了深部巷道围岩支护-改性-卸压"三主动"协同控制原理.提出深部巷道不同的围岩协同控制方式,研发出围岩支护-改性-卸压"三位一体"协同控制技术,包括高预应力锚杆锚索及薄喷主动支护、高压劈裂注浆主动改性与水力压裂主动卸压技术;研发出高预应力、高压锚注协同控制技术,用于工作面超前段加强支护,形成深部工作面全域巷道(包括巷道、开切眼、超前段)围岩控制成套技术.研发出700 MPa级超高强度、超高延伸率(断后延伸率30％)、高冲击韧性新型锚杆材料;开发出纳米改性亲煤、亲岩单液无机有机复合注浆材料及微纳米双液无机有机复合注浆材料等3款高可注、高黏结、高强度注浆材料,及高强度、高韧性巷道表面喷涂护表材料.研发出高预应力、高压注浆锚杆与锚索.研制出35 MPa级气动高压注浆泵、45 MPa级液压高压注浆泵与压力-流量-密度多参数注浆监测系统;研制出井下直孔水力压裂装备与井下定向长水平钻孔高压大流量水力压裂装备.系统集成深部巷道围岩协同控制成套技术,在新集、新汶、淮北、皖北、彬长等深部矿区的复杂困难巷道得到成功应用,包括千米深井软岩巷道、超千米高应力巷道、千米深井强采动巷道、深部松软破碎围岩巷道及厚硬顶板强冲击巷道等.巷道围岩变形大幅降低,围岩稳定性显著提高,有力支撑了深部矿井的安全高效生产.最后,对未来深部巷道围岩控制理论、技术、材料及装备等的发展方向进行了展望.
关键词：深部煤矿巷道围岩协同控制高压锚注纳米改性注浆材料水力压裂成套技术
分类号：TD353(矿山压力与支护)
资助基金：国家重点研发计划(2023YFC2907600)国家自然科学基金(52304141)国家自然科学基金(52304138)
论文发表日期：2026-01-31
在线出版日期：2026-03-27（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：33( 60-92 )
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