本项目成果是煤矿开采类、矿山压力与支护工程科学技术领域。

为了解决采动大断面煤巷围岩变形控制难题，开展大断面煤巷急剧变形机理与控制技术研究。近年来随着综采设备的高度机械化，设备的体型呈增加趋势，运输此类设备的工作面回采巷道一般布置在煤层当中，其断面面积呈增加趋势，导致该类巷道面临着大断面、煤层巷道、采动影响的工程地质和应力环境，传统的经验和支护技术很难解决大断面煤巷围岩的采动大变形，急需解决此类巷道的大变形控制问题。

项目在调研、分析国内外软岩煤巷控制理论和控制技术成果的基础上，综合采用调研分析、室内实验、力学分析、数值模拟及现场工业性试验的方法，深入研究采动大断面煤巷围岩变形破坏特征，得到了该类巷道围岩变形的稳控机理，开发了大断面煤巷围岩变形破坏的控制技术，主要获得了如下研究成果：

（1）实验确定了大断面煤巷围岩的稳定性类型。测试获得了用于力学分析和数值计算的基础地质力学数据，大断面煤巷直接顶、直接底、煤层的平均抗压强度分别为25.63MPa、17.63MPa和12.50MPa，均属于软弱岩层，实煤体巷道围岩属于稳定性较差的IV类围岩，其沿空巷道围岩属于稳定性更差的V类围岩。

（2）深入研究了大断面煤巷围岩的变形破坏机理。基于大断面煤巷围岩结构特征，建立了顶板挠曲变形解析分析模型，得到了煤巷宽度对煤巷顶板挠曲下沉的作用规律，以圆形断面为基础，获得了大断面煤巷围岩弹塑性承载力学解析模型，揭示了断面尺寸、支承应力、水平构造应力和支护强度对煤巷围岩塑性承载区扩展的作用规律，发现了随断面尺寸和支承应力的增加，围岩塑性区不断向巷道肩角及两帮扩展；确定了保持围岩稳定的水平构造应力范围和支护强度。

（3）研究得到了大断面煤巷围岩变形的稳控机理。①提高顶底板围岩尤其是顶角和帮角重要承力关键部位的刚度和强度，可抑制顶底板剪切破坏。②保持两帮的稳定性和控制底鼓是解决水平构造应力诱发围岩塑性区急剧扩展的有效途径。③提高大断面煤巷顶板的支护强度，可减少巷道顶板的有效跨度，减小顶板的拉剪破坏区。④煤柱宽度不仅影响煤柱上方直接顶的弹塑性承载状态，而且决定了基本顶的断裂位置，影响沿空大断面煤巷的应力环境。⑤让压支护允许围岩适当变形，释放采动支承应力诱发的变形能，充分发挥支护体的承载作用。⑥提高支护体的预紧力可提高围岩抗变形的刚度，有效控制围岩变形与离层。

（4）开发了大断面煤巷围岩变形破坏的控制技术及控制参数。基于采动大断面煤巷围岩变形破坏机及稳控机理，提出采用高强、大延伸率锚杆作为基础支护，高强锚索作为关键部位的加强支护技术，计算确定了具体的锚杆支护参数。

（5）获得了显著的技术经济效益和社会效益。理论成果成功应用到了郭家河煤矿回采巷道，解决了采动大断面煤巷大变形问题，减少了返修带来的工程量，避免了返修巷道引起的工作面停产问题，位相似条件下煤巷的稳定性控制提供了可靠的借鉴意义，具有广阔的推广应用前景。