煤矿千米深井巷道松软煤体高压锚注-喷浆协同控制技术

康红普^1,2,3，姜鹏飞^1,2,3，杨建威^1,2,3，王志根⁴，杨景贺^1,2,3，刘庆波⁴，吴拥政^1,2,3，李文洲^1,2,3，高富强^1,2,3，姜志云⁴，李建忠^1,2,3

1. 中煤科工开采研究院有限公司2. 煤炭科学研究总院开采研究分院3. 煤炭资源高效开采与洁净利用国家重点实验室4. 中煤新集能源股份有限公司

摘 要：针对煤矿千米深井巷道松软煤体大变形难题,以中煤新集口孜东矿大采高工作面运输巷为工程背景,分析巷道松软煤帮变形破坏特征及支护结构破坏、失效形式;采用井下试验和数值模拟相结合的方法,从锚杆锚索锚固力衰减、风化作用下煤体劣化及强流变性等方面,揭示出千米深井巷道松软煤帮大变形机理。提出千米深井巷道松软煤帮高压锚注-喷浆协同控制理念;采用数值模拟对比研究了锚杆锚索支护、锚注、锚注-喷浆3种方案巷道煤帮变形、裂隙及应力演化规律,阐明了巷道煤帮高预应力、高压锚注-喷浆协同控制原理。研发出高强度、高压、组合式注浆锚杆与高压注浆锚索,研究了注浆锚杆、锚索及注浆材料性能与锚注效果,形成了高预应力锚杆、锚索支护-高压劈裂注浆改性-表面喷浆协同控制技术。将研究成果应用于中煤新集口孜东矿,提出试验巷道锚注-喷浆协同控制方案及参数,并进行了矿压监测。监测数据表明,采用提出的高压锚注-喷浆控制方案后,煤帮结构、完整性与强度得到显著改善,锚杆、锚索锚固力大幅提升,充分发挥了高强度锚杆、锚索主动支护作用。巷道两帮收缩量降低86%,锚杆、锚索破断率大幅减少,有效控制了千米深井巷道松软煤帮大变形,为此类深部巷道大变形控制提供了有效途径。

关键词：煤矿巷道;千米深井;松软煤体;锚注;高压注浆;喷浆;协同控制;