遗留煤柱下回撤通道高低位顶板联合
失稳机理及控制技术

褚渊¹，张永强^1,2，王襄禹¹，罗祎¹，李鑫琦¹，李梦龙¹，谷浩源¹，吕玉祥¹

1. 中国矿业大学 矿业工程学院

2. 神东天隆集团 霍洛湾煤矿

摘　要：针对末采期工作面采出上覆遗留煤柱，近距离回撤通道高低位厚硬顶板易发生联合失稳而导致巷道强变形、设备难以安全回撤等的难题；建立了遗留煤柱高、低位坚硬顶板结构“联合失稳”力学模型；分析了遗留煤柱下开采时支架载荷变化情况，阐述了末采期遗留煤柱下高低位顶板发生联合失稳的风险来源；基于遗留煤柱顶板支承压力峰值分布区域与水力压裂裂缝扩展规律，结合低位基本顶断裂位置对回撤通道矿压显现影响，综合提出了“高位定向孔区域水力压裂+低位直孔局部水力压裂”的围岩结构优化控制技术，并在霍洛湾矿31107工作面进行试验。现场应用表明，提出的围岩优化控制技术可有效控制末采期高应力集中强动载，实现了回撤通道围岩稳定、设备安全回撤的目标。

关键词：顶板结构联合失稳；遗留煤柱；厚硬顶板；回撤通道；水力压裂

基金项目：国家自然科学基金资助项目( 52174132 )

褚渊，张永强，王襄禹，等. 遗留煤柱下回撤通道高低位顶板联合失稳机理及控制技术[J]. 采矿与岩层控制工程学报，2023，5( 6 )：063577.

CHU Yuan，ZHANG Yongqiang，WANG Xiangyu，et al. Joint instability mechanism and control technology of high and low roof of retracement channel under coal pillar[J]. Journal of Mining and Strata Control Engineering，2023，5( 6 )：063577.

遗留煤柱下回撤通道高低位顶板联合失稳机理及控制技术

1  工程背景

　1.1  工作面生产地质概况

　1.2  矿压显现情况

2  回撤通道顶板结构联合失稳模型

3  回撤通道压架机理分析

4  回撤通道顶板结构联合失稳控制技术        

　4.1  高位顶板定向水力压裂控制技术

　4.2  低位厚硬顶板切顶卸压控制技术

5  现场压裂实践

　5.1  压裂设计

　　( 1 ) 高位顶板定向切顶方案

　　( 2 ) 回撤通道低位顶板切顶卸压设计

　5.2  压裂效果

　　5.2.1　工作面末采期间矿压显现情况

　　5.2.2　主回撤通道顶板下沉情况

　　5.2.3　垛架受载情况

6  结　论

作者简介：褚渊(1999—)，男，山西太原人，硕士研究生，主要从事岩层控制和水力压裂等方面的研究工作。

　　E-mail：ts22020006a31@cumt.edu.cn

通信作者：王襄禹(1979—)，男，河南平顶山人，教授，博士生导师。主要从事巷道围岩稳定控制理论与技术的研究和教学工作，研究主要围绕顶板致裂弱化动载和抗动载支护技术、深部巷道有控卸压机理以及沿空留巷的稳定控制技术等方向。

　　近年来主持国家自然科学基金3项，主持国家重点研发计划子课题1项，主持企业委托公关项目30余项。相关研究成果获省部级科技进步奖一等奖1项、二等奖4项、三等奖4项，在国内外核心刊物及学术会议发表SCI收录论文20余篇、EI收录10余篇，出版专著1部，发明专利授权10余项。

　　E-mail：wangxiangyu79@126.com

　　《采矿与岩层控制工程学报》由康红普院士担任主编，中国煤炭科工集团有限公司主管，煤炭科学研究总院有限公司主办。双月刊，双月25日出刊。

　　《采矿与岩层控制工程学报》为中文核心期刊、中国科技核心期刊，并被高质量科技期刊分级目录、《世界期刊影响力指数（WJCI）报告（2021科技版）》目录收录。

2021年被Scopus数据库收录。

2022年入选“中国国际影响力优秀学术期刊”(TOP5%~10%)。

2023年入选“中国最具国际影响力学术期刊”(TOP5%)。

　　《中国科技期刊引证报告（核心版）自然科学卷》2023版显示，《采矿与岩层控制工程学报》在“矿山工程技术”学科的25种核心期刊中，影响因子为2.735，学科排名第2。《中国学术期刊影响因子年报（自然科学与工程技术·2023版）》显示，《采矿与岩层控制工程学报》在“矿山工程技术”学科的75种期刊中，复合影响因子为5.102，期刊综合影响因子为3.908。        

办刊宗旨：介绍采矿工程、矿山岩体力学与岩层控制工程及交叉学科领域的新理论、新方法、新技术、新成果，为推动采矿工程、工程岩体力学与岩层控制工程学科的发展，加强国内国际间的学术交流、人才培养和现代化建设服务。

刊登范围：采矿工程、工程岩体力学与岩层控制、绿色开采、智能开采等方向有较高学术水平和实用价值的最新研究理论与成果。

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