煤炭学报

作者：王锐, 徐刚, 康红普, 张震, 雷亚军, 冯彦军, 马英, 黄志增, 刘前进, 刘晓刚, 蔺星宇, 马镕山, 赵振, 李正杰,

关键词：10 m超大采高, 矿压显现, 水力压裂, 围岩控制, 灾害防治,

曹家滩煤矿10 m超大采高开采一次开采高度及开采强度为世界首创，采场围岩的有效控制为工作面能否安全高效开采的关键。在分析煤层赋存条件及已采工作面矿压显现特征的基础上，结合工作面超大开采空间、超高煤壁的特点，明确了10 m超大采高开采围岩控制难点，建立了超大采高采场“叠合拱–梁”结构模型，提出了“主动支撑防护+区域卸压弱化+全方位监测预警”三位一体围岩控制策略，验证了10 m超大采高开采围岩控制效果。研究表明：多层厚硬顶板的赋存特征致使工作面矿压显现异常强烈，初采期间大面积悬顶，正常开采期间长悬顶顶板煤壁前方断裂及架后弯曲下沉造成工作面强动载来压明显。超大采高采场“叠合拱–梁”结构力学模型计算结果及已采工作面矿压数据表明，超大采高开采所需支架支护强度将达到2 MPa以上，现有支护装备难以有效实现工作面围岩控制，降低来压步距、弱化来压动载、防止煤壁片帮及防止工作面压架是10 m超大采高采场围岩控制的关键；液压支架“双层伸缩梁+三级护帮”结构实现了对架前空顶及超高煤壁防护的独立运行，解决了原有分体式护帮煤壁防护不全面的问题，高初撑力高工作阻力液压支架明显降低了工作面煤壁片帮冒顶概率，有效缓解了来压期间顶板下沉量；井下深孔5.0 m3/min大流量定向压裂弱化技术实现了多层厚硬顶板弱化，有效降低了工作面来压强度，控制了来压期间煤壁片帮量及顶板大幅度下沉，防止工作面压架；全方位监测预警有效保障了工作面开采期间支架支撑效率，实现了顶板破断的实时跟踪及强矿压的实时分析；超大采高工作面初采期间大面积悬顶及小型飓风问题得以解决，初次来压步距为49.35 m，来压持续距离为5.75 m，支架立柱安全阀开启比例为24.81%，周期来压期间矿压显现程度得到了明显缓解，液压支架立柱平均下缩量均值由0.48 m降至0.32 m，降幅达33.3%，最大下缩量由1.88 m降至1.44 m，降幅达23.4%，工作面周期来压平均动载系数大于1.5的占比由39.6%降至14%，工作面正常生产期间煤壁片帮处于可控范围内，煤壁片帮量集中于0.2～0.5 m。该研究成果对超大采高开采围岩控制具有重要的指导意义。

来源：2025年第4期

《煤炭学报》期刊编辑部

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