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分分岔合并煤层上覆煤层采动后破碎顶板条件下下伏煤层安全高效开采关键技术

采用理论分析、数值模拟、相似模拟和现场实测等多种综合研究方法，对分岔合并煤层上覆煤层采动后破碎顶板条件下 72 煤安全高效开采综合技术进行系统研究。分析工作面的地质条件，测试工作面煤岩力学参数，掌握工作面煤岩力学特性；分析 71 煤开采对底板破坏影响规律，为工作面超前预注浆加固范围提供依据；针对破碎顶板的特点，分析两柱式和四柱式支架对破碎顶板的适应性，改变淮北矿区传统的破碎顶板采用两柱式支架选型原则，提出适合工作面破碎顶板条件的四柱支撑掩护式支架；确定注浆方案，选取注浆材料，实验优化注浆浆液配比，设计浆液扩散半径，布置注浆孔；现场实测破碎顶板条件下工作面矿压显现及围岩运移特征，为有效的破碎顶板控制技术及顶板管理提供依据。 1）针对试验工作面复杂难采条件，研究提出了采用适应难采条件的四柱支撑掩护式支架结构，并合理设计了支架参数，改变了淮北矿区传统的破碎顶板采用两柱式支架选型原则，为淮北矿区破碎顶板的管理提供了全新途径。 2）研制了具有初撑力高、顶梁整体刚性强，前部支护强度大，密封性好、较大的面向煤壁的水平力、带压移架、底座采用半封底形式，抬架力高、液压系统流量大等特点的 ZZ7600/20/40 新型液压支架，解决了复杂难采煤层工作面易出现煤壁片帮、超前冒顶和支架扎底等难题，保证了工作面安全高效回采。 3）与国内外同类研究相比，创新提出“更换钻头”与“跟管钻进”埋设注浆套管的新方法，研发了经济可行的破碎顶板注浆加固补强技术，有效控制了顶板冒落，为工作面安全顺利回采创造了良好条件，降低了注浆成本，解决了破碎顶板钻孔、埋设注浆套管难的问题。

安徽理工大学 2021-04-13