1 项目简介

煤矿深部巷道受高应力场、地质构造、岩体软弱等因素影响围岩大变形问题一直没有很好的解决，常常出现反复维修、前掘后修现象，大大增加了巷道支护成本，制约了矿井安全生产。项目针对传统U型钢支护、锚杆支护等难以有效提高巷道表面整体刚度，导致高应力巷道容易出现大变形、冒顶等问题，提出了通过提高护表整体刚度和巷道围岩内部形成多个环形承载壳体结构的巷道支护理念，设计了新型三壳巷道支护结构，包括薄壳、中壳和厚壳，薄壳包括沿巷道围岩内壁设置的拼接钢板，且拼接钢板与巷道的围岩内壁之间具有间隙，中壳包括充填缝体、锚杆和浅部注浆体，充填缝体填充于所述间隙中，锚杆穿过拼接钢板并伸入巷道围岩内部，浅部注浆体从锚杆处沿围岩裂隙扩散，厚壳包括锚索和深部注浆体，锚索穿过拼接钢板并深入巷道围岩内部，深部注浆体从锚索处沿围岩裂隙扩散。目前该项技术在国内外还未见相关报道，该技术已经完成了实验室的实验，下一步将进入到现场工业性试验阶段及技术参数优化阶段。

2.应用前景

煤炭是我国能源的压舱石，未来还将是我国的主要能源。目前，我国煤矿以每年10-25m的速度向深部延伸，我国中东部矿井80%已经进入深部开采阶段，中东部又是国家经济快速发展的中心，能源需求极大，区域内煤炭的产能决定了经济发展的增速，尤其是当前新冠疫情的艰难时期，区内能源保供至关重要。而河北矿区处于京津冀和中原经济圈腹地，区域能源保障作用显著，区域内的冀南矿区、冀东矿区大部分矿井进入了深部开采阶段，而巷道矿井煤炭运输、行人、通风等重要通道，一旦变形破坏、冒顶影响巨大，调研发现，区域内的矿井基本上采用U型钢、锚杆支护、锚注支护等常规支护技术，70%左右的巷道服役期存在维修问题，巷道多壳结构支护技术可减少巷道维修次数或免于维修，一方面可以节约大量的支护成本，另外还可以保障巷道的长期稳定，保证矿井安全生产。课题组以往提出的深部巷道双壳加固技术已经在冀南矿区进行了推广应用，成果获得了河北省科技进步二等奖，新研发的巷道支护技术已经完成了实验室实验，波纹钢支护管片样本已经制作完成，具备了现场应用的条件，同时，本项技术目前在国内还未见应用报道，故项目成果具有广泛的推广应用前景。