德X矿业3-煤大巷煤柱安全高效回收设计与实践

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德X矿业3-煤大巷煤柱安全高效回收设计与实践

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一、引言：资源枯竭背景下的“孤岛”突围

在煤炭工业高质量发展阶段，资源回收率是关键指标。德X矿业3-煤大巷煤柱处于采空区包围的“孤岛”工况，既关乎资源效益，更关乎矿井本质安全。项目由中国矿业大学与中矿天智公司联合攻关，覆盖设计、论证、评价与专项防冲的全流程，体现产学研深度融合的工程化落地。

二、地质与开采条件分析：复杂环境下的技术挑战

该区煤体应力复杂、四周应力集中显著；部分老巷支护老化；顶底板岩性组合在采动作用下易显现强矿压，具备冲击地压风险。难点在于安全与效率的统一，需要理论分析、数值模拟与现场监测协同验证。

三、工作面系统设计：科学布局与精准配套

遵循“系统优化、安全高效”，确定合理断面与尺寸；针对特殊几何，采用不对称布置降低应力叠加。液压支架选型以矿压预测和模拟为依据，强调初撑力与工作阻力参数。完成采煤机-支架-输送机三机配套，通风、运输、排水系统一体优化。

四、冲击危险性评价：科学预测与精准防控

严格依据《防治煤矿冲击地压细则》（2018）开展评价：地质力学测试、地应力实测与微震监测为基础，构建三维数值模型揭示应力/位移演化。结果显示煤柱中部与巷道交叉处应力集中（2.5~3.0），划定为强危险区。基于能量稳定性与损伤力学确定冲击机理与预警指标，实现分区管理。

五、专项防冲措施：主动卸压与实时监测

实施“主动卸压、强化支护、实时监测”策略。高应力区开展定向切缝卸压，诱导顶板按预定面断裂将应力转移深部；爆破卸压遵循“少装药、多打眼、弱爆破”，按危险等级分区装药与时序。构建16通道微震+光纤光栅应力+收敛监测多参量体系，统一平台综合研判与预警。

六、空巷治理技术：创新支护与安全保证

通过钻孔电视与地质雷达查明老巷空间与支护状况，按A/B/C分级治理。充填采用高水速凝材料与后退式分段注浆，关键部位辅以纤维增强复合材料。支护遵循“强支护、高预紧”，在锚网索基础上配置桁架与注浆锚索，预紧力较传统提高至1.5倍，顶底板移近量下降40%以上。

七、实施效果与效益分析：安全与经济的双赢

回收过程中未现冲击地压，巷道稳定性良好，应力集中系数降至1.5以下；回收率78%，效率+35%，材料成本-20%，投入产出约1:5.3，形成可复制的孤岛煤柱安全回收技术体系。

八、创新点与技术特色：产学研结合的典范

• 理论方法：能量判据多因子评价、应力场反演、切顶卸压参数优化。
• 工艺技术：空巷稳定性分级、强化支护、高融合的综合监测预警。
• 机制模式：高校-企业-矿方协同，技术快速转化与工程闭环。

九、结论与展望：走向智能化的安全高效回收

坚持“安全第一、预防为主”，以分区精准防控与技术创新破解复杂工况。展望未来，将构建基于大数据与AI的危险性智能评价、自适应卸压装备与全流程智能监控平台，进一步提升安全与效益。