为解决综采工作面预掘回撤通道贯通及设备回撤期间大变形失稳问题，建立渐变煤柱承载力模型，引入Weibull分布函数对煤柱上方增量载荷进行高度拟合，并基于修正的SMP准则理论计算得出渐变煤柱临界失稳宽度为10.5 m。基于基本顶断裂位置与回撤通道围岩稳定相互关系，确定基本顶合理跨度，分析揭示回撤通道围岩的失稳机理，并利用UDEC数值计算模型对回撤通道围岩响应特征进行模拟验证，结果具有一致性。提出“水力压裂主控切顶+高水材料墩柱让压支护”主被动联控技术成功应用于棋盘井矿I030901工作面回撤通道围岩控制。监测结果表明：工作面贯通时，墩柱最大工作阻力为9 382 kN,巷道顶板最大下沉量为198 mm,支架工作阻力整面最大平均值为4 278 kN,保证了综采设备安全高效回撤。

国家自然科学基金项目(U21A20107,52074239)；鄂尔多斯市科技计划项目(2022EEDSKJZDZX005)；

1 工程地质概况
2 回撤通道围岩稳定性分析
2.1 渐变煤柱临界失稳宽度
2.1.1 渐变煤柱承担载荷
1) 回撤通道顶板转移荷载P1
2) 工作面顶板转移荷载P2
3) 煤柱受到上覆岩层荷载P3
4) 渐变煤柱承担的荷载P
2.1.2 煤柱临界失稳宽度
1) 煤柱极限强度
2) 煤柱平均应力
3) 煤柱临界失稳宽度
2.2 贯通期间基本顶合理跨度
2.2.1 基本顶断裂形式
1) 基本顶在支架后方断裂
2) 基本顶在巷道上方断裂
3) 基本顶在实煤体上方断裂
2.2.2 基本顶合理跨度
2.3 回撤通道围岩灾变失稳机理
1) 掘巷扰动稳定阶段
2) 叠加应力影响阶段
3) 围岩灾变失稳阶段
4) 贯通应力转移阶段
3 回撤通道围岩响应特征模拟
3.1 UDEC数值计算模型
3.2 渐变煤柱应力演化特征
3.3 渐变煤柱动态破坏特征
3.4 回撤通道围岩变形规律
4 回撤通道围岩主被动联控技术
4.1 主被动联合防控机制
4.1.1 坚硬顶板高压注水主控切顶
4.1.2 高水材料墩柱高阻让压支护
4.2 主被动联控技术方案
4.2.1 高水材料墩柱参数
1) 墩柱直径
2) 墩柱支护强度
3) 墩柱间排距
4) 墩柱支设时机
4.2.2 水力压裂切顶参数
1) 切顶层位和高度
2) 切顶位置
3) 钻孔角度和深度
4) 钻孔间排距
5 现场应用
5.1 现场应用效果
5.2 矿压监测结果
5.2.1 墩柱受力特征
5.2.2 围岩表面位移
5.2.3 支架工作阻力
6 结 论

闫帅,张栋,柏建彪等.回撤通道围岩稳定与主被动联控技术研究[J].采矿与安全工程学报,2023,40(04):774-785.DOI:10.13545/j.cnki.jmse.2023.0077.