摘要：我国将煤炭作为兜底保障能源的局面短期内无法改变,仍将长时间面临煤炭资源保护与煤基固废利用率低的难题。通过创新采掘方法,同时实现提高煤炭资源回采率、规模化处置煤基固废,为煤炭行业绿色可持续发展提供了新途径。在深入调研煤炭资源开采技术发展现状的基础上,提出了煤矿“掘-充-留”掘进新工法。从大断面巷道快速掘进、连续高效充填和巷道安全留设3个方面,通过理论分析、数值模拟等手段,系统论述了“掘-充-留”工法的科学问题和关键技术,研究结果表明:①针对大断面巷道快速掘进、掘进工作面围岩稳定性控制等工程难题,凝练了煤岩特性与掘进机截割参数匹配机制、覆岩载荷空间传递机制与围岩变形机理、锚杆/索-顶板相互作用关系及支护机制3个科学难题,构建了以掘进区地质环境超前实时感知、落-装-运煤多工序智能协同作业、钻锚支架随掘随支围岩时效控制和大断面巷道防漏风及通风优化为核心的技术体系;②从大断面巷道承载体系及时构建及其承载性能调控两个方面凝练了连续高效充填的科学问题,包括充填体-煤层-锚杆/索协同承载机制、多元固废基充填材料水化固结机制,明晰充填体物理力学特性时空演化规律,建立了充填空间安全高效搭建、充填材料工作性能调控、充填材料流动-固结感知为核心的连续高效充填关键技术体系,相关理论与技术的突破可以为充填材料的原材料优选及配比设计、添加剂开发/选型及工作性能调控、掘进速率及充填步距优化设计、充填体固结监测等提供基础理论依据;③基于巷道安全留设及全生命周期内围岩易断裂、易片帮和易损伤等关键难题,阐述了巷道围岩应力场时空分布特征、巷道变形与损伤演化机制、巷道围岩工程质量监测与稳定性调控理论3个科学问题,形成了以巷道围岩稳定性智能预警、巷道围岩变形控制为核心的关键技术体系。开展煤矿“掘-充-留”工法的科学研究与工程示范,实现固废规模化处置-面间煤柱高效回收-顺槽快速掘进的协同,可以推动煤炭行业绿色低碳转型发展。

摘要：针对韩城矿区桑树坪煤矿岩巷掘进存在的问题,分析了岩巷掘进的主要影响因素,根据桑树坪煤矿现有的岩巷掘进工艺及地质条件,优化了爆破参数和支护参数,研制了一套适用于该地质条件下的岩巷快速掘进机械化作业装备。结果表明:影响岩巷掘进的主要影响因素有爆破参数、支护参数、凿岩设备、排矸设备等,对比优化后的爆破参数,日循环进度增加2.2 m,通过FLAC3D数值模拟分析,优化了支护设计,巷道支护效果良好,合理选型钻装一体机,现场施工效率得到大幅提升,最终形成适合桑树坪煤矿岩巷快速掘进的机械化作业线,进尺从60 m/月提高到120 m/月。

摘要：以哈拉沟煤矿12201工作面为工程背景,对切顶卸压自动成巷无煤柱开采技术中顶板控制技术进行了研究。首先,利用双向聚能拉伸爆破新技术对采场顶板进行超前预裂爆破,随后通过恒阻大变形锚索加固顶板,同时采用密集单体支柱+花边梁+工字钢+钢筋网联合支护巷道,从而实现自动成巷。