大断面巷道快速掘进与支护基础研究

运用岩石力学、采矿工程、爆炸力学、工程地质等多学科领域的交叉，采取工程调研、理论研究、物理模拟、数值仿真、室内实验、现场测试等手段，系统研究大断面巷道快速掘进和支护基础理论和技术。通过巷道地震CT场、瞬变电磁场等探测理论的研究与综合反演，为大断面巷道施工提供准确的超前探测地质支持；以新型高威力煤矿许用水胶炸药爆炸应力波动态破岩机理为基础，研究大断面巷道深孔爆破理论，探索全断面微差爆破机理和合理微差间隔时间提高掘进速度，同时探索爆破能量控制降低爆破载荷对锚喷支护、结构体及围岩的破坏和损伤；研究大断面巷道支护中喷体、锚杆与表层围岩共同组成浅部支撑层及深部围岩体组成深部支撑层的结构特征，建立"大断面巷道深浅部双支撑层"支护理论体系，提高支护结构体承受爆破扰动和采动载荷能力；形成大断面巷道快速掘进和支护基础理论体系，形成系列化实用技术，为巷道的掘进快速、安全提供理论与技术依据。

随着科技兴煤战略不断实施，我国高产高效工作面数量越来越多，与之匹配的各类巷道断面数量也必然要求增长，对断面提出了更高的要求，这就要求巷道的断面不断增大。煤岩巷掘进与支护正在成为煤矿高效安全集约化生产的技术瓶颈，是当前煤炭工业亟需研究开发的重大共性关键性技术。本项目立足于大断面巷道的基础工程条件，运用岩石力学、采矿工程、爆炸力学、工程地质等多学科领域的交叉、采取工程调研、理论研究、物理模拟、数值仿真、室内实验、现场测试等手段，系统深入研究了大断面巷道快速掘进和支护基础理论和技术。通过巷道地震CT场、瞬变电磁场等探测理论的研究与综合反演，建立了大断面巷道施工过程中准确的超前探测地质方法；以新型高威力煤矿许用水胶炸药爆炸应力波动态破岩机理为基础，揭示了大断面巷道深孔爆破机理，围绕全断面微差爆破机理和合理微差间隔时间提出了提高掘进速度的方法，深入揭示爆破能量控制降低爆破载荷对锚喷支护、结构体及围岩的破坏和损伤。本项目围绕大断面巷道支护中喷体、锚杆与表层围岩共同组成浅部支撑层及深部围岩体组成深部支撑层的结构特征，建立“大断面巷道深浅部双支撑层”支护理论体系，提高了支护结构体承受爆破扰动和采动载荷能力；建立了大断面巷道快速掘进和支护基础理论体系，形成系列化实用技术，为巷道的快速掘进速度、安全提供理论与技术依据。