远场厚硬岩层破断诱发强矿压机理及控制研究

研发起止时间：2018年6月～2020年6月

完成单位：晋能控股煤业集团、太原理工大学、重庆大学

获奖及评价：国际领先

1 立项背景

坚硬顶板是岩层控制的一大难题，厚及特厚煤层是我国煤炭开发的主体，“坚硬顶板+特厚煤层”开采，覆岩结构发生很大区别，大空间低-中-高多层位岩层渐次破断均影响采场矿压，其中高位坚硬岩层破断失稳矿压作用强烈，甚至诱发冲击地压动力灾害，成为限制千万吨工作面高产高效的技术瓶颈。大同矿区属于典型的坚硬顶板矿区，目前主采3-5#特厚煤层，煤层厚度14 m～20 m，采用综放一次开采。因煤层开采厚度大，大空间坚硬顶板均发生破断失稳，造成采场矿压显现复杂且强烈，支架压死、巷道变形严重现象频发。针对该技术难题，本项目采用理论分析、数值计算、现场实测和工业性试验相结合的方法，进行了技术攻关。

2 主要研究内容

项目研究针对大空间坚硬岩层破断规律及其结构特征、大空间采场强矿压显现机理、高位坚硬岩层控制技术以及岩层精准定向切顶造缝技术四个方面展开，主要研究内容如下：

（1）大空间覆岩运移原位连续监测成套技术研发

研发了适用于大空间采场覆岩运移监测的超大量程采动覆岩内部岩移无线远程监测系统，采用大量程拉线结构装置将岩移测点量程提升至20 m以上。该系统包含了实体监测设备及无线传输组件，如图1。

图1 大空间原位监测成套系统与装备

（2）覆岩结构力学模型及高位结构矿压作用机理研究