在礦工“頭頂”撐起安全保護(hù)傘

頂板災(zāi)害為煤礦五大災(zāi)害之一。在開采中，如果煤礦對冒頂機(jī)理認(rèn)識不充分，缺乏有效的冒頂控制技術(shù)，就會出現(xiàn)頂板事故傷亡率高與支護(hù)成本高并存的尷尬局面。

如何在礦工“頭頂”撐起安全保護(hù)傘?湖南科技大學(xué)建設(shè)的南方煤礦瓦斯與頂板災(zāi)害預(yù)防控制安全生產(chǎn)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(簡稱實(shí)驗(yàn)室)，憑借多年對煤礦安全的深入研究，取得了多項(xiàng)科技研究成果。其中，采動巷道圍巖破壞與冒頂災(zāi)害控制技術(shù)、復(fù)雜極不穩(wěn)定煤層多工藝協(xié)調(diào)高效開采與配套保障技術(shù)，分別獲得湖南省科技進(jìn)步獎一等獎和三等獎，并在國家能源集團(tuán)、湘煤集團(tuán)等企業(yè)的10余個(gè)礦區(qū)推廣應(yīng)用。

13年潛心鉆研解難題

“煤礦巷道冒頂危害巨大，其原因是人們長期對冒頂機(jī)理認(rèn)識不充分、缺乏有效控制技術(shù)所致。”實(shí)驗(yàn)室學(xué)科帶頭人、教授王衛(wèi)軍說。

經(jīng)過長期研究，王衛(wèi)軍發(fā)現(xiàn)了巷道蝶形破壞區(qū)，并根據(jù)此發(fā)現(xiàn)構(gòu)建了采動巷道冒頂隱患指標(biāo)體系和分級方法，實(shí)現(xiàn)了巷道冒頂隱患可視化分析和差異化設(shè)計(jì)。

采動巷道圍巖破壞與冒頂災(zāi)害控制技術(shù)匯集了王衛(wèi)軍及其帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)13年來的艱辛。他們在該技術(shù)研究中發(fā)現(xiàn)了巷道蝶形破壞區(qū)及其基本特性，揭示了采動巷道蝶型冒頂機(jī)理，并研發(fā)了高強(qiáng)柔性錨桿、大延伸率柔性錨桿、錨索+U型鋼等新型支護(hù)材料和結(jié)構(gòu)，形成了采動巷道冒頂控制技術(shù)體系。

這一研究成果不僅突破了傳統(tǒng)上認(rèn)為的巷道破壞形態(tài)為圓形、橢圓形的認(rèn)識，還進(jìn)一步揭示了煤礦巷道冒頂?shù)某梢?。這意味著他們找到了破解煤礦巷道頂板事故的關(guān)鍵。

目前，該技術(shù)成果已在國家能源集團(tuán)、湘煤集團(tuán)、潞安集團(tuán)等企業(yè)的10余個(gè)礦區(qū)推廣應(yīng)用，有效杜絕了巷道冒頂事故，解決了困擾我國多年的采動巷道冒頂災(zāi)害控制難題。

多措并舉保煤礦呼吸順暢

一直以來，南方煤礦在開采中存在采掘機(jī)械化開采難度大、巷道變形破壞嚴(yán)重、礦井通風(fēng)困難三大技術(shù)瓶頸。經(jīng)過10余年的研究和產(chǎn)學(xué)研用攻關(guān)，實(shí)驗(yàn)室成員、教授趙伏軍在其研究的復(fù)雜極不穩(wěn)定煤層多工藝協(xié)調(diào)高效開采與配套保障技術(shù)中提出了一種構(gòu)造型復(fù)雜地質(zhì)條件下綜采—機(jī)采對拉工作面采煤方法，創(chuàng)新了多工藝集中協(xié)調(diào)開采作業(yè)模式，成功實(shí)現(xiàn)了復(fù)雜地質(zhì)條件下區(qū)段無煤柱開采。

同時(shí)，趙伏軍帶領(lǐng)其團(tuán)隊(duì)揭示了采動壓力作用下錨固結(jié)構(gòu)損傷與圍巖變形機(jī)制，提出了控制破碎頂板或大斷面回采巷道圍巖穩(wěn)定性的支護(hù)技術(shù)，有效解決了回采巷道圍巖穩(wěn)定和快速掘進(jìn)的難題。

“我們研發(fā)的適應(yīng)開采復(fù)雜煤層通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)的角聯(lián)網(wǎng)和急傾斜煤層開采模擬實(shí)驗(yàn)平臺能夠有效提高礦井通風(fēng)系統(tǒng)能力，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜地質(zhì)條件下不穩(wěn)定煤層的安全、高效、快速、協(xié)調(diào)開采。”趙伏軍說。

他帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)所提出的急傾斜煤層走向分段充填開采方法和基于風(fēng)壓源效應(yīng)疊加原則的復(fù)雜通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)等效變換求解方法，揭示了復(fù)雜極不穩(wěn)定煤層開采礦壓顯現(xiàn)規(guī)律，提出了一種機(jī)械化開采與偽傾斜柔性掩護(hù)支架分段順序走向長壁采煤的新技術(shù)。

近3年來，趙伏軍團(tuán)隊(duì)的科研成果在湖南黑金時(shí)代股份有限公司及湖南華潤煤業(yè)有限公司推廣應(yīng)用，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，同時(shí)對湖南省乃至全國的煤炭安全生產(chǎn)起到了示范和帶動作用。

“我們實(shí)驗(yàn)室在巷道圍巖控制、急傾斜煤層開采、礦井瓦斯抽采、采動巖體的多場耦合理論與工程響應(yīng)、礦井通風(fēng)、工業(yè)粉塵防治、低濃度瓦斯利用等研究方向上形成了自身特色，為煤礦開采架起了安全通道。”實(shí)驗(yàn)室主任李樹清說，“與此同時(shí)，我們將進(jìn)一步加強(qiáng)創(chuàng)新人才隊(duì)伍建設(shè)，重視基礎(chǔ)和應(yīng)用研究，加強(qiáng)校企合作，提高科研產(chǎn)出，為煤礦安全開采保駕護(hù)航。”