深井大傾角破碎頂板軟煤大采高開采關鍵技術研究
一、項目背景
某煤礦由于主采煤層埋藏深、傾角較大、煤層和頂底板強度較低，加之直接頂比較破碎，導致工作面推進過程中煤壁片幫、冒頂現象嚴重，而且對正常回采后頂板破斷和運移規律、支架的工況等諸多問題不甚清楚。因此，有必要對該礦特殊地質條件下大采高采場煤壁片幫、冒頂機理與控制技術進行系統研究，提高圍巖控制水平，最大限度的回收煤炭資源，實現礦井的安全高效開采，為該礦以及其它類似煤層礦井積累必要的經驗。
二、研究內容
該項目立足于現場工程實踐，結合理論計算和分析，以某煤礦A工作面為工程背景，綜合查閱分析各類相關資料文獻，通過理論分析、數值模擬和相似模擬等多種科研手段，結合現場實測，系統研究礦壓顯現和覆巖移動規律、采場圍巖控制技術、采煤工藝及經濟效益，逐步完善研究成果。主要研究內容有：
工程背景與煤巖力學參數測試；采場礦壓顯現與覆巖移動規律；支架與圍巖關系及設備的穩定性；工作面煤壁片幫與端面冒頂機理；“棕繩+注漿”柔性加固技術理論及其應用；煤礦生產提效建議方案。
三、主要創新點
1.通過“回彈儀、紅外成像、聲發射”等多手段綜合測試煤巖力學參數，揭示了深井大傾角條件頂板“四區式”破斷規律，優化了大傾角破碎頂板條件下合理工作面參數和推進速度。
2.建立了深井大傾角頂板破斷分區式支架動載荷計算方法，提出了大傾角破碎頂板軟煤層綜采專用支架“三段式”多參量設計方法，開發了大傾角工作面“支架雙調一配、采煤機前推持續供液、刮板輸送機壓戧柱+防滑頂鎬”綜合防倒防滑技術。
3.分析了大傾角破碎頂板條件煤壁和頂板穩定性影響因素，揭示了深井高地壓、強采動條件大變形煤壁片幫和柔性加固機理，開發了控制煤壁和頂板的“棕繩+注漿柔性加固技術”。
(a)不同直徑的注漿煤樣力-變形曲線
(b)不同直徑棕繩內聚力和內摩擦角
四、應用效果與效益
在實際生產中，該礦A工作面頂板破碎，傾角較大，煤壁片幫和冒頂現象嚴重，影響安全，制約產量的提高。該項目研究運用“棕繩+注漿”技術防治煤壁片幫，有效的控制了煤壁破壞，限制了冒頂事故，保證了工作面安全高效生產。
新技術實施后節省了大量人工處理煤壁片幫事故，并且提高了工作面產量，應用后第一年增加原煤產量13.8萬噸，新增利潤2484萬元。
