1.本发明涉及煤矿开采技术领域，具体涉及一种无煤柱自成巷平衡开采方法与装备。
背景技术：
2.我国煤炭井工开采主要采用长壁开采121工法，即开采1个工作面，需提前掘进2条巷道，留设1个煤柱。
3.参阅附图6，该121工法中采矿体积
△
vm为已知量，地表沉降体积
△vs
可通过测量得到，从而确定地表沉降损伤变量k1的大小，但顶板岩层裂隙体积
△vc
和顶板垮落矸石碎胀体积
△vb
不可控，因此裂隙带岩层裂隙损伤变量k2和垮落矸石碎胀损伤变量k3大小无法确定，从而导致采矿损伤不变量方程无法求解，无法进行采矿活动中的平衡控制，属于典型的“非平衡开采”体系。为此，该121工法存在以下问题：（1）相邻工作面开采时，采空区上覆岩层发生阶段性垮落和断裂下沉，在煤柱和巷道上方形成长臂梁结构。长臂梁发生回转下沉，产生的挤压力作用于护巷煤柱处，受力不平衡，应力无法释放，在煤柱区域形成应力集中区，煤柱两侧易产生破坏。
4.（2）整个采矿工程采空区上覆岩层结构始终处于不断地运动状态，由于煤柱的支撑作用，使得采空区和煤柱上覆岩层断裂垮落形态不一致。随着时间的推移，裂隙扩展至地表，易产生地表不均匀沉降与环境损伤。
5.（3）相邻工作面开采时，为保证回采巷道安全，121工法采用高强支护的方式抵抗矿山压力，此时巷道支护体系受力不平衡，在巨大的矿山压力作用下，易出现支护体系失效、巷道失稳等问题。
技术实现要素：
6.本发明的目的在于提供一种无煤柱自成巷平衡开采方法与装备，根据采矿后的顶板运动特征，对其采矿过程各阶段产生的岩层损伤进行分析，进而控制顶板垮落矸石碎胀体积与采矿体积平衡，达到采矿活动中的平衡控制，形成平衡开采模式。
7.为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种无煤柱自成巷平衡开采方法，所述方法包括：对工作面进行煤矿开采，同时预留并维护巷道空间；获取采矿体积和所述工作面对应的顶板垮落矸石的碎胀系数；基于所述碎胀系数和采矿体积，获取所述工作面顶板端部的切顶高度使得所述顶板垮落矸石的碎胀体积等于所述采矿体积；基于所述切顶高度对所述工作面端部的顶板进行定向切缝；对所述巷道空间进行档矸支护并形成巷帮。
8.在一实施例中，“基于所述碎胀系数和采矿体积，获取所述工作面顶板端部的切顶高度使得所述顶板垮落矸石的碎胀体积等于所述采矿体积”的步骤包括：
基于所述碎胀系
声明：
“无煤柱自成巷平衡开采方法与装备” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
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编辑：中冶有色网
来源：中国矿业大学（北京）
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2025年05月16日 ~ 18日 
