最新成果丨贾后省教授：大倾角极近距离煤层群重复采动巷道围岩破坏规律与控制方法

大倾角极近距离煤层群重复采动巷道围岩破坏规律与控制方法

作者

贾后省^1,2, 张志明¹, 刘少伟^1,2, 彭博³, 于辉⁴, 邵帅钦³, 王艺博¹

单位

1. 河南理工大学能源科学与工程学院；
2. 煤炭安全生产与清洁高效利用省部共建协同创新中心；
3. 四川川煤华荣能源有限责任公司；
4. 山东理工大学资源与环境工程学院

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摘要

大倾角极近距离煤层群开采过程中，巷道受多重采动影响，支护维护困难。针对此类问题，以代池坝煤矿大倾角极近距离煤层群重复采动巷道31233运输巷为工程背景，主要采用数值模拟和现场试验研究方法，研究了巷道围岩应力环境演化特征及其作用下巷道围岩破坏规律，设计了有利于围岩塑性破坏分布收敛的非对称屋顶断面，提出了基于巷道围岩塑性区分布规律的非均匀锚杆（索）支护设计方法。研究结果表明：大倾角极近距离煤层群重复采动影响条件下，巷道周边双向主应力差值较大且方向偏转，导致巷道围岩周边破坏呈现非均匀、局部湮灭、最大破坏深度偏转等蝶形特征，巷道内错位置和断面形状决定了巷道破坏形态和范围，内错距直接影响了其围岩塑性区分布与扩展的程度，而坚硬岩层的存在造成塑性区局部湮灭。当巷道内错距离大于17 m时，巷道周边应力趋于稳定，其围岩塑性区大小与形态无明显变化，内错位置大于该距离时，对巷道的围岩稳定性最有利。巷道断面的单边跨度尺寸决定了其所在侧的塑性破坏深度，当巷道断面为非对称屋顶断面时，围岩塑性分布收敛程度显著。巷道断面设计时，巷道最长边应位于坚硬岩层侧且尽量避开最大破坏深度方向，以便充分利用坚硬岩层塑性区湮灭特性，避免巷道围岩塑性区蝶叶过度扩展。因此，可充分利用大倾角非对称屋顶形巷道断面的几何特征，基于巷道围岩塑性区分布规律与合理锚固层位分布特征，进行非均匀锚杆（索）支护设计，有效保障锚杆（索）支护力的发挥的同时，保障巷道围岩的整体稳定。同时，在31233运输巷进行了试验，布设了巷道顶板深部位移与锚索支护力监测站，监测期间顶板变形量在100 mm以内，锚索支护力发挥稳定，围岩整体控制效果较好。

文章目录

0 引言

1 巷道围岩结构与采动影响特征

1.1 巷道围岩结构特征

1.2 巷道重复采动影响特征

2 大倾角极近距离煤层重复采动巷道围岩破坏规律

2.1 巷道应力环境特征分析

2.2 不同内错距巷道围岩破坏特征理论分析

2.3 不同内错距条件下巷道围岩破坏特征数值模拟

3 大倾角极近距离煤层重复采动巷道断面优化及围岩控制方法

3.1 断面优化后巷道围岩破坏数值模拟

3.2 重复采动回采巷道围岩控制机理

4 现场试验

4.1 巷道断面及支护参数设计

4.2 巷道支护效果监测及分析

5 结论

部分附图

图1 巷道周边应力环境特征

图2 不同位置条件下巷道围岩塑性区分布规律

图3 大倾角煤层重复采动影响巷道围岩控制原理示意

图4 31233运输巷顶板深部位移监测结果

作者简介

贾后省

教授、博士生导师

贾后省，男，1988年01月生，中共党员，教授，博士生导师。主要从事巷道矿压理论与灾害防治领域的人才培养和科学研究。兼任深井瓦斯抽采与围岩控制技术国家地方联合工程实验室执行主任、煤炭行业巷道支护与围岩控制工程研究中心副主任，兼职《中国矿业大学学报》、《矿业科学学报》、《河南理工大学学报》、《煤矿安全》等期刊中青年编委。

研究方向

主要从事巷道矿压理论、巷道围岩控制技术等方面研究

主要成果

先后主持国家级教改项目1项、国家自然科学基金2项、中国博士基金1项、省部级项目7项、产学研合作项目20余项；第一或通讯作者发表学术论文50余篇，其中SCI、EI收录35篇，独立出版专著2部；第一发明人授权发明专利25项、其他专利20余项；第一完成人获中国专利优秀奖、河南省科技进步二等奖、四川省科技进步二等奖等在内的省级以上奖励10余项。曾获全国煤炭行业青年五四奖章、全国煤矿支护优秀专家、全国煤炭行业青年岗位能手、全国煤炭青年科技奖、河南青年五四奖章、中原青年拔尖人才、河南省高校科技创新人才等荣誉和称号。

引用格式

贾后省，张志明，刘少伟，等.大倾角极近距离煤层群重复采动巷道围岩破坏规律与控制方法[J].煤炭科学技术，2025，53（2）：67−79.
JIA Housheng，ZHANG Zhiming，LIU Shaowei，et al. Research on dissimilation characteristics and control method of failure of surrounding rock in the roadway with repeated mining of steep and ultra-close multiple coal seam[J]. Coal Science and Technology，2025，53（2）：67−79.

策划：朱恩光

责编：李雅楠

编辑：李莎

审核：常琛