頂板災害為煤礦五大災害之一。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，就會出現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?湖南科技大學建設的南方煤礦瓦斯與頂板災害預防控制安全生產重點實驗室(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害控制技術、復雜極不穩定煤層多工藝協調高效開采與配套保障技術，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、湘煤集團等企業的10余個礦區推廣應用。

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、缺乏有效控制技術所致。”實驗室學科帶頭人、教授王衛軍說。

經過長期研究，王衛軍發現了巷道蝶形破壞區，并根據此發現構建了采動巷道冒頂隱患指標體系和分級方法，實現了巷道冒頂隱患可視化分析和差異化設計。

采動巷道圍巖破壞與冒頂災害控制技術匯集了王衛軍及其帶領的團隊13年來的艱辛。他們在該技術研究中發現了巷道蝶形破壞區及其基本特性，揭示了采動巷道蝶型冒頂機理，并研發了高強柔性錨桿、大延伸率柔性錨桿、錨索+U型鋼等新型支護材料和結構，形成了采動巷道冒頂控制技術體系。

這一研究成果不僅突破了傳統上認為的巷道破壞形態為圓形、橢圓形的認識，還進一步揭示了煤礦巷道冒頂的成因。這意味著他們找到了破解煤礦巷道頂板事故的關鍵。

目前，該技術成果已在國家能源集團、湘煤集團、潞安集團等企業的10余個礦區推廣應用，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、礦井通風困難三大技術瓶頸。經過10余年的研究和產學研用攻關，實驗室成員、教授趙伏軍在其研究的復雜極不穩定煤層多工藝協調高效開采與配套保障技術中提出了一種構造型復雜地質條件下綜采—機采對拉工作面采煤方法，創新了多工藝集中協調開采作業模式，成功實現了復雜地質條件下區段無煤柱開采。

同時，趙伏軍帶領其團隊揭示了采動壓力作用下錨固結構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定性的支護技術，有效解決了回采巷道圍巖穩定和快速掘進的難題。

“我們研發的適應開采復雜煤層通風網絡的角聯網和急傾斜煤層開采模擬實驗平臺能夠有效提高礦井通風系統能力，實現復雜地質條件下不穩定煤層的安全、高效、快速、協調開采。”趙伏軍說。

他帶領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壓源效應疊加原則的復雜通風網絡等效變換求解方法，揭示了復雜極不穩定煤層開采礦壓顯現規律，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。

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有限公司推廣應用，取得了顯著的經濟效益和社會效益，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、礦井通風、工業粉塵防治、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新人才隊伍建設，重視基礎和應用研究，加強校企合作，提高科研產出，為煤礦安全開采保駕護航。”