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作者：徐刚;张震;冯彦军;黄志增;曾明胜;刘前进;刘晓刚;蔺星宇;马镕山;李正杰;
单位：天地科技股份有限公司开采设计事业部;中煤科工开采研究院有限公司;矿山顶板灾害防控国家矿山安全监察局重点实验室;煤炭智能开采与岩层控制全国重点实验室;
摘要：以曹家滩煤矿122104工作面为背景,基于矿压、位移、微震等多源监测数据,系统揭示了10 m超大采高工作面矿压显现规律与强矿压发生机理,建立了超大采高采场“叠合拱–梁”结构模型,提出了“主动支撑防护+区域卸压弱化+全方位监测预警”三位一体围岩控制策略。研究结果表明:(1)10 m超大采高工作面覆岩周期破断具有动载强来压、顶板下沉速度快、来压持续距离长、支架安全阀开启率高的强矿压显现特征,工作面顶板周期破断步距10～25 m,周期来压动载系数平均值1.42,支架最大下缩量平.均0.63 m,来压期间液压支架安全阀开启率大于50%的占比达48.1%;来压沿倾向方向呈现区域性聚集特征,分布于距机头75～250 m范围,走向方向呈“大小周期”交替来压特征,大周期来压平均间隔137.5 m;超大采高工作面开采上覆岩层呈叠合“拱–梁”结构,中上部厚硬顶板在采空区后方长距悬顶,导致顶板在工作面前方断裂或在支架后方弯曲下沉,引发工作面强矿压显现。(2)减小周期来压步距和持续距离、降低来压支架动载系数、预防煤壁片帮以及避免液压支架压架,为控制10 m超大采高工作面围岩稳定性的核心要素。(3)液压支架高初撑力特征有效控制了顶板早期下沉,高工作阻力特性缓解了煤壁处承载力,对煤壁大面积片帮及来压期间顶板急速下沉进行了有效抑制,“双层伸缩梁结构配合三级联动护帮装置”,实现了对支架前方顶板无支护区域及超高煤壁防护作业的协调调控,有效克服了原有分体式护帮装置煤壁防护覆盖不足的缺陷。(4)采用5 m~3/min大流量水力压裂技术,通过“一场一策”分区参数设计,有效弱化了厚硬顶板,显著降低来压步距与动载系数。(5)利用KJ21矿压实时预警系统,实现了支架工况与顶板破断动态监测。
关键词：10 m超大采高;;矿压显现;;强矿压机理;;“支–卸”防治技术;;围岩控制
基金资助：国家重点研发计划资助项目(2023YFC2907501,2023YFC2907502);; 天地科技股份有限公司科技创新创业资金专项资助项目(2023–2–TD–ZD003);; 中煤科工开采研究院有限公司科技创新基金资助项目(KCYJY–2024–MS–12)
