复杂地质条件下极不稳定煤岩巷道围岩稳定性控制及 ... - 湖南科技大学

推荐2017年度湖南省科技进步奖公示材料

项目名称：

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

推荐奖种：

科技进步奖

主要完成人：

朱永建王斌王平张道兵余伟健袁越彭小跃唐鸿翔

主要完成单位：

湖南科技大学湖南黑金时代股份有限公司周源山煤矿重庆市巫山煤电有限公司

推荐单位：

湖南科技大学

项目简介：

本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、湖南省自然科学基金和湖南省科技计划项目等的

资助下，通过大量理论分析和现场实践，与各矿山企业开展广泛合作研究，提出

了新的巷道围岩分类方法和控制理论，发明了多种新型支护结构与锚固形式，开

发了多种支护新方法及其施工器具与监测手段，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。

针对顶板岩层结构复杂的大跨度、超长巷道，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，在BP神经网络预测模型的基础上开发了神东矿

区锚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；针对湖南煤业集团周源山煤矿

和重庆市巫山煤电有限公司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。

结合高应力软弱煤岩体巷道围岩变形特点，提出了长、短锚杆等应力轴比承

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、短锚杆支护技术，发明了一种用于全长锚固支

护的协调变形和用于控制深部岩体的高效锚固吸能锚杆等锚固装置，该研究成果应用贵州兴义市凹子冲煤矿回风斜井等巷道。

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和具有自动推进功能的全断面封闭带预切糟U型钢支架及施工方法，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。

针对复杂地质条件下极不稳定巷道的锚固施工问题，为提高钻孔质量和效率，应用了一种新型专用底板钻机，并研发了多角度精确成孔的凿岩机气腿式支架和一种用于巷道底板的带洛阳铲头的锚索钻机等装备；针对深部动压巷道锚杆检测与监测，优化了可伸长锚杆检测的拉拔仪，开发了锚杆安装质量检测的新方法和巷道智能自动监测系统等配套技术。该系列技术在贵州林东矿业集团泰来煤矿、贵州兴义市凹子冲煤矿和重庆市巫山煤电有限公司等矿区进行了应用。

项目获授权发明专利6项、实用新型专利4项、出版专著1部、发表学术论文10篇，近三年来，本项目先后在湖南煤业集团周源山煤矿、湖南华润煤业唐洞煤矿有限公司、贵州林东矿业集团泰来煤矿、重庆市巫山煤电有限公司、贵州兴义市凹子冲煤矿等10余家矿山企业得到了推广应用，取得直接经济效益超过1.0亿元，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。