“師傅，這巷道頂板咋這么‘聽話’？”國家能源集團神東煤炭布爾臺煤礦新入企的大學生學徒蒙威銘盯著頭頂平整的巖層，忍不住問師傅王偉。此時他們正穿行在布爾臺礦千米深的巷道里，防爆燈的光束掃過頂板，那些帶著彈簧的鋼索像一排沉默的衛士，牢牢錨定著巖層，連細微的掉渣都沒有。

王偉咧嘴一笑，說道：“這可不是它聽話，是咱們有了‘降魔寶器’?！彼峙牧伺囊桓鶐е菪龔椈傻腻^索，“就這玩意兒，可是咱們礦工的守護神。”

圖為加裝了彈簧鋼索的嶄新工作面

師傅王偉口中的“寶器”，正是神東聯合中國礦業大學（北京）等六家單位熬了3年搞出來的“煤礦采動巷道冒頂控制關鍵技術與裝備”。

深入調研，找準問題“癥結”

在煤礦井下，巷道是保障生產與人員通行的“生命線”，巷道冒頂則如同是頭頂的“懸劍”。神東技術研究院高級工程師王巍對這種風險有著最直觀的感受：“以前，巷道冒頂事故時有發生，不僅影響生產進度，還讓大家每天都提心吊膽。每次下井，都要時刻留意頂板的情況，就怕突然冒頂?！边@種“被動防御”的狀態，成為制約煤礦安全高效生產的瓶頸。

為破解這一難題，神東技術研究院常務副院長張傳玖牽頭組建專項攻關團隊，并主動聯動中國礦業大學（北京）、重慶大學等高校的頂尖礦業工程專家，構建起“企業需求+高?？蒲小钡漠a學研協同創新模式。

團隊成員扎根各礦井井下現場，穿梭在一條條巷道中，對不同煤層、不同埋深的巷道進行逐一排查；深入高風險的大變形回采巷道區域，持續數周記錄數據，從頂板下沉量、兩幫移近量到圍巖裂隙發育情況，不放過任何一個細節。

正是這場“地毯式”的調研，讓團隊捕捉到了顛覆傳統認知的關鍵線索——大變形回采巷道的破壞形態，并非此前普遍認為的圓形或橢圓形，而是呈現出獨特的“蝶形”：巷道頂部與兩幫的破壞區域相互連通，形成類似蝴蝶翅膀的對稱裂隙帶，且這種破壞會隨著開采推進快速擴展，最終引發冒頂。

中國礦業大學（北京）的趙志強教授團隊，在對海量數據進行分析后進一步指出：“‘蝶形’破壞并非偶然，它與煤層埋深、圍巖強度及開采擾動的相互作用直接相關。這一發現不僅解釋了過去部分支護方案失效的原因，更像一把鑰匙，為我們打開了精準控制巷道冒頂的大門——只有先摸清‘蝶形’破壞的形成機理、演化規律，才能針對性地設計支護技術，從‘被動防冒頂’轉向‘主動控變形’?！?/span>

多管齊下，攻克技術難題

找到了問題的關鍵，研究團隊開始采用現場測試、理論推導、數值模擬、實驗室試驗等綜合研究方法，全面深入地探索巷道蝶形破壞的奧秘。

現場測試中，技術人員在巷道中安裝了各種監測設備，實時監測圍巖的應力、位移等參數變化?！斑@些設備就像我們的‘眼睛’，讓我們能夠實時掌握巷道圍巖的動態變化?！辈紶柵_煤礦礦壓管理辦韓鵬介紹說。通過對監測數據的分析，研究團隊逐漸揭示了采動高偏應力環境下圍巖的非均勻演化規律，明確了大變形采動巷道蝶型冒頂的機理。

圖為研究團隊研究探索巷道礦壓變化規律

理論推導是研究的重要環節。專家們經過無數次的計算和論證，將蝶形破壞特性研究成果引入傳統的支承壓力礦壓分析方法，獲得了更為準確的礦壓變化規律。同時，他們還深入研究了巷道圍巖塑性區產生和瞬時急劇擴展的特性與突變條件，提出了煤層巷道蝶葉突變引發沖擊地壓的機理，并給出了巷道沖擊地壓能量釋放的理論計算方法，建立了相應的判定準則。

數值模擬和實驗室試驗也為研究提供了有力支持。在數值模擬中，研究人員利用計算機模擬巷道在不同開采條件下的變形破壞過程，提前預測可能出現的問題，并提出針對性的解決方案。實驗室試驗則是在模擬的巷道環境中，對各種支護材料和技術進行測試，篩選出最適合的方案。

創新成果，守護巷道安全

經過不懈努力，研究團隊取得了一系列豐碩的成果。

他們創立了采動巷道蝶形破壞理論，將巷道大變形、冒頂、沖擊地壓等多種災害形態及其伴隨的物理現象統一起來，為煤礦巷道災害防治提供了全新的理論基礎?！斑@一理論的創立，就像是為我們打開了一扇新的大門，讓我們對巷道災害的認識更加深入和全面?！敝貞c大學的蒲源源教授感慨地說。

圖為布爾臺煤礦智能礦壓監測中心

在預警方法與機制方面，研究團隊提出了采動巷道冒頂隱患分階段多層次的預警方法。在設計階段，建立了災害風險遠期風險評價方法，構建了以圍巖破壞形態為基礎的采動巷道冒頂隱患指標體系和分級方法，實現了煤層巷道冒頂隱患可視化智能分析和差異化支護設計。在巷道掘進期間，通過建立超前鉆孔記憶留存實現鉆孔圍巖破壞區形態的原位成像技術方法，實現了圍巖破壞區形態的原位實時成像。此外，還開發了巷道圍巖地質模型構建與隱患預測預警系統，為礦山安全提供了科學準確的預警。

在關鍵技術與裝備研制方面，更是成果顯著。研制的無反復支撐超前支護系統，成功解決了強采動巷道超前段支護中“反復支撐加劇頂板和錨索錨桿破壞、支撤和移動效率低、用人多”的重大難題。布爾臺煤礦的工人師傅們對此贊不絕口：“以前超前支護的時候，又累又不安全，現在有了這個新系統，工作輕松多了，安全也更有保障?！?/span>

推廣應用，收獲顯著成效

這些創新成果并非停留在實驗室和理論層面，而是迅速在煤礦生產中得到了廣泛的推廣應用。布爾臺煤礦和保德煤礦等煤礦率先成為了新技術的試驗田。

布爾臺煤礦應用新的冒頂控制技術和裝備后，實現了“零”冒頂事故。布爾臺煤礦安全副礦長李健威激動地說：“這不僅保障了礦工們的生命安全，也大大提高了我們的生產效率，為企業帶來了實實在在的經濟效益?！币郧埃捎谙锏来嬖诿绊旊[患，生產時常中斷，設備維修成本也居高不下。現在，巷道安全穩定，生產能夠持續高效進行，煤炭產量穩步提升，企業的利潤也大幅增長。

圖為掘錨隊支護工進行打錨桿作業

保德煤礦在應用過程中，也根據自身的實際情況對技術進行了進一步的優化和完善。他們組織技術人員和一線工人進行培訓，讓大家盡快熟悉和掌握新的技術和裝備。

從深入調研找癥結到多管齊下攻克難題，從創新成果守護安全到推廣應用成效顯著，這項獲獎成果正悄然改變著煤礦的生產圖景。在神東，“零冒頂”不再是遙不可及的目標，而是每個礦工下井時的踏實底氣。

作者：劉曉婷

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