《Results in Engineering》：Study on the deformation behavior and control technology of roadways under the influence of front abutment pressure
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为解决窄煤柱条件下主巷道受采动超前支承压力影响严重失稳的难题，研究人员通过物理模型试验与数值模拟，揭示了煤柱宽度减小对支承压力演化的两阶段影响规律（阈值55m），并创新性提出“专用巷道卸压+预注浆加固”的应力控制护巷技术。现场应用表明该技术能有效改善主巷道应力环境，保障其稳定安全运行，对类似条件矿井巷道稳定性控制具有重要指导意义。
随着煤炭资源日益稀缺，提高煤炭回收率成为煤矿开采的重要目标。通过缩小停采线与主巷道之间的煤柱宽度来优化回收率是常用手段，但这会使主巷道直接面临采动超前支承压力的强烈影响，严重威胁巷道稳定性和矿井安全生产。特别是在坚硬厚顶板条件下形成的悬臂梁结构，会显著增大工作面前方的支承压力，当煤柱宽度不足时，可能导致煤壁片帮、巷道围岩产生底鼓、帮部不对称破坏和顶板沉降等剧烈变形，最终引发巷道失稳。宁煤煤矿22104工作面的主巷道就面临这样的严峻挑战。
为系统研究超前支承压力作用下巷道的变形破坏机理并寻求有效控制方法，研究人员综合运用现场实测、物理模型试验和数值模拟等多种手段开展研究。现场应力监测揭示了超前支承压力的四阶段演化特征；物理模型试验通过相似材料模拟再现了巷道围岩的变形破坏过程；FLAC3D数值模拟则定量分析了不同煤柱宽度下的应力分布规律。
现场应力测量结果
通过在22104工作面回风巷布置5个测点，研究人员发现超前支承压力的最大影响范围达72m，应力集中系数高达3.77-4.69。应力演化呈现原始应力阶段、缓慢增加阶段、快速增加阶段和快速降低阶段四个典型阶段，为后续研究提供了重要的现场数据支撑。
物理模型试验结果分析
模型试验表明，当煤柱宽度大于72m时，巷道变形以顶底板收敛为主；宽度减小至48m时，支承压力峰值向主巷道转移，导致煤壁片帮和围岩应力急剧增加。巷道围岩的破坏模式表现为先底鼓，后帮部不对称破坏，最后顶板沉降的三阶段特征，与现场观测结果高度一致。
数值模拟验证与机理揭示
FLAC3D模拟结果显示，煤柱宽度减小对支承应力的影响存在55m的阈值效应：宽度从75m减至55m时，峰值应力(σp)和降值应力(σd)分别增加10.25%和35.52%；而从55m减至40m时，增幅急剧升至34.64%和72.10%。这种应力的急剧增加是导致巷道围岩破坏的根本原因。
基于上述研究，团队提出了应力控制护巷技术：在停采线与主巷道间布置卸压巷道，将原煤柱分为靠近工作面的承载煤柱和靠近主巷道的让压煤柱；通过预注浆超细水泥浆液强化煤岩体强度。现场应用表明，该技术实施后主巷道两帮收敛和顶底板收敛分别控制在169.03mm和117.71mm，围岩保持稳定，有效保障了矿井安全生产。
本研究通过多手段验证揭示了煤柱宽度对超前支承压力分布的影响规律，创新提出的应力控制护巷技术为解决高应力环境下巷道稳定性控制提供了新的技术途径，对类似条件矿井具有重要的推广价值。论文发表于《Results in Engineering》，为深部资源安全高效开采提供了理论依据和技术支撑。
