1.本發明涉及煤礦開采技術領域，具體涉及一種無煤柱自成巷平衡開采方法與裝備。
背景技術：
2.我國煤炭井工開采主要采用長壁開采121工法，即開采1個工作面，需提前掘進2條巷道，留設1個煤柱。
3.參閱附圖6，該121工法中采礦體積
△
vm為已知量，地表沉降體積
△vs
可通過測量得到，從而確定地表沉降損傷變量k1的大小，但頂板巖層裂隙體積
△vc
和頂板垮落矸石碎脹體積
△vb
不可控，因此裂隙帶巖層裂隙損傷變量k2和垮落矸石碎脹損傷變量k3大小無法確定，從而導致采礦損傷不變量方程無法求解，無法進行采礦活動中的平衡控制，屬于典型的“非平衡開采”體系。為此，該121工法存在以下問題：（1）相鄰工作面開采時，采空區上覆巖層發生階段性垮落和斷裂下沉，在煤柱和巷道上方形成長臂梁結構。長臂梁發生回轉下沉，產生的擠壓力作用于護巷煤柱處，受力不平衡，應力無法釋放，在煤柱區域形成應力集中區，煤柱兩側易產生破壞。
4.（2）整個采礦工程采空區上覆巖層結構始終處于不斷地運動狀態，由于煤柱的支撐作用，使得采空區和煤柱上覆巖層斷裂垮落形態不一致。隨著時間的推移，裂隙擴展至地表，易產生地表不均勻沉降與環境損傷。
5.（3）相鄰工作面開采時，為保證回采巷道安全，121工法采用高強支護的方式抵抗礦山壓力，此時巷道支護體系受力不平衡，在巨大的礦山壓力作用下，易出現支護體系失效、巷道失穩等問題。
技術實現要素：
6.本發明的目的在于提供一種無煤柱自成巷平衡開采方法與裝備，根據采礦后的頂板運動特征，對其采礦過程各階段產生的巖層損傷進行分析，進而控制頂板垮落矸石碎脹體積與采礦體積平衡，達到采礦活動中的平衡控制，形成平衡開采模式。
7.為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：一種無煤柱自成巷平衡開采方法，所述方法包括：對工作面進行煤礦開采，同時預留并維護巷道空間；獲取采礦體積和所述工作面對應的頂板垮落矸石的碎脹系數；基于所述碎脹系數和采礦體積，獲取所述工作面頂板端部的切頂高度使得所述頂板垮落矸石的碎脹體積等于所述采礦體積；基于所述切頂高度對所述工作面端部的頂板進行定向切縫；對所述巷道空間進行檔矸支護并形成巷幫。
8.在一實施例中，“基于所述碎脹系數和采礦體積，獲取所述工作面頂板端部的切頂高度使得所述頂板垮落矸石的碎脹體積等于所述采礦體積”的步驟包括：
基于所述碎脹系
聲明：
“無煤柱自成巷平衡開采方法與裝備” 該技術專利(論文)所有權利歸屬于技術(論文)所有人。僅供學習研究，如用于商業用途，請聯系該技術所有人。
我是此專利(論文)的發明人(作者)
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編輯：中冶有色網
來源：中國礦業大學（北京）
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2025年07月23日 ~ 26日 
