頂板災(zāi)害為煤礦五大災(zāi)害之一。在開采中，如果煤礦對冒頂機理認識不充分，缺乏有效的冒頂控制技術(shù)，就會出現(xiàn)頂板事故傷亡率高與支護成本高并存的尷尬局面。

如何在礦工“頭頂”撐起安全保護傘?湖南科技大學(xué)建設(shè)的南方煤礦瓦斯與頂板災(zāi)害預(yù)防控制安全生產(chǎn)重點實驗室(簡稱實驗室)，憑借多年對煤礦安全的深入研究，取得了多項科技研究成果。其中，采動巷道圍巖破壞與冒頂災(zāi)害控制技術(shù)、復(fù)雜極不穩(wěn)定煤層多工藝協(xié)調(diào)高效開采與配套保障技術(shù)，分別獲得湖南省科技進步獎一等獎和三等獎，并在國家能源集團、湘煤集團等企業(yè)的10余個礦區(qū)推廣應(yīng)用。

13年潛心鉆研解難題

“煤礦巷道冒頂危害巨大，其原因是人們長期對冒頂機理認識不充分、缺乏有效控制技術(shù)所致。”實驗室學(xué)科帶頭人、教授王衛(wèi)軍說。

經(jīng)過長期研究，王衛(wèi)軍發(fā)現(xiàn)了巷道蝶形破壞區(qū)，并根據(jù)此發(fā)現(xiàn)構(gòu)建了采動巷道冒頂隱患指標體系和分級方法，實現(xiàn)了巷道冒頂隱患可視化分析和差異化設(shè)計。

采動巷道圍巖破壞與冒頂災(zāi)害控制技術(shù)匯集了王衛(wèi)軍及其帶領(lǐng)的團隊13年來的艱辛。他們在該技術(shù)研究中發(fā)現(xiàn)了巷道蝶形破壞區(qū)及其基本特性，揭示了采動巷道蝶型冒頂機理，并研發(fā)了高強柔性錨桿、大延伸率柔性錨桿、錨索+U型鋼等新型支護材料和結(jié)構(gòu)，形成了采動巷道冒頂控制技術(shù)體系。

這一研究成果不僅突破了傳統(tǒng)上認為的巷道破壞形態(tài)為圓形、橢圓形的認識，還進一步揭示了煤礦巷道冒頂?shù)某梢颉＿@意味著他們找到了破解煤礦巷道頂板事故的關(guān)鍵。

目前，該技術(shù)成果已在國家能源集團、湘煤集團、潞安集團等企業(yè)的10余個礦區(qū)推廣應(yīng)用，有效杜絕了巷道冒頂事故，解決了困擾我國多年的采動巷道冒頂災(zāi)害控制難題。

多措并舉保煤礦呼吸順暢

一直以來，南方煤礦在開采中存在采掘機械化開采難度大、巷道變形破壞嚴重、礦井通風(fēng)困難三大技術(shù)瓶頸。經(jīng)過10余年的研究和產(chǎn)學(xué)研用攻關(guān)，實驗室成員、教授趙伏軍在其研究的復(fù)雜極不穩(wěn)定煤層多工藝協(xié)調(diào)高效開采與配套保障技術(shù)中提出了一種構(gòu)造型復(fù)雜地質(zhì)條件下綜采—機采對拉工作面采煤方法，創(chuàng)新了多工藝集中協(xié)調(diào)開采作業(yè)模式，成功實現(xiàn)了復(fù)雜地質(zhì)條件下區(qū)段無煤柱開采。

同時，趙伏軍帶領(lǐng)其團隊揭示了采動壓力作用下錨固結(jié)構(gòu)損傷與圍巖變形機制，提出了控制破碎頂板或大斷面回采巷道圍巖穩(wěn)定性的支護技術(shù)，有效解決了回采巷道圍巖穩(wěn)定和快速掘進的難題。

“我們研發(fā)的適應(yīng)開采復(fù)雜煤層通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)的角聯(lián)網(wǎng)和急傾斜煤層開采模擬實驗平臺能夠有效提高礦井通風(fēng)系統(tǒng)能力，實現(xiàn)復(fù)雜地質(zhì)條件下不穩(wěn)定煤層的安全、高效、快速、協(xié)調(diào)開采。”趙伏軍說。

他帶領(lǐng)團隊所提出的急傾斜煤層走向分段充填開采方法和基于風(fēng)壓源效應(yīng)疊加原則的復(fù)雜通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)等效變換求解方法，揭示了復(fù)雜極不穩(wěn)定煤層開采礦壓顯現(xiàn)規(guī)律，提出了一種機械化開采與偽傾斜柔性掩護支架分段順序走向長壁采煤的新技術(shù)。

近3年來，趙伏軍團隊的科研成果在湖南黑金時代股份有限公司及湖南華潤煤業(yè)有限公司推廣應(yīng)用，取得了顯著的經(jīng)濟效益和社會效益，同時對湖南省乃至全國的煤炭安全生產(chǎn)起到了示范和帶動作用。

“我們實驗室在巷道圍巖控制、急傾斜煤層開采、礦井瓦斯抽采、采動巖體的多場耦合理論與工程響應(yīng)、礦井通風(fēng)、工業(yè)粉塵防治、低濃度瓦斯利用等研究方向上形成了自身特色，為煤礦開采架起了安全通道。”實驗室主任李樹清說，“與此同時，我們將進一步加強創(chuàng)新人才隊伍建設(shè)，重視基礎(chǔ)和應(yīng)用研究，加強校企合作，提高科研產(chǎn)出，為煤礦安全開采保駕護航。”