回采工作面上隅角水力压裂切顶技术及其应用

针对部分回采工作面上隅角难以及时垮落的难题,提出一种控制上隅角及时垮落的新方法即定向水力压裂法对上隅角顶板进行预裂切顶,使上隅角能够及时垮落。研究表明,该方法通过在工作面上隅角上部岩层中分段定向多次水力压裂使顶板产生多组裂隙,在工作面回采动压及煤柱支承应力的双重作用下上隅角顶板发生破裂从而实现及时切落。试验结果表明,采用定向水力压裂切顶后上隅角顶板能够及时垮落,最大悬顶面积均小于10m~2;同时,周期来压时机头支架工作阻力最大可降低27.6%,周期来压步距平均降低24.8%,有效降低了工作面上隅角的管理难度。     

李雅庄煤矿水力压裂切顶技术应用研究

针对李雅庄煤矿工作面上隅角悬顶面积过大以及巷道超前段动压显著等技术难题,采用水力压裂切顶技术,使顶板岩层产生裂隙,破坏顶板岩层完整性,工作面回采后上隅角能够及时垮落,减小悬顶面积。工程实践表明,通过在工作面2-6112巷上隅角顶板应用水力压裂切顶试验,实现了上隅角顶板的及时垮落且周期来压步距缩短在10 m内,上隅角的悬顶面积小于10 m²。从而转移了顶板应力,减弱了两巷超前动压,最终实现了顶板卸压,保障了李雅庄煤矿的安全生产。     

综放工作面回风隅角悬顶水力压裂治理技术

为了解决小峪矿综放工作面回风隅角顶板难垮落,易形成瓦斯积聚的问题,采用水力压裂技术,在5206回风顺槽施工压裂钻孔,对巷道顶板进行预裂处理后,工作面回风隅角顶板能够分层分次逐渐垮落,回风隅角悬顶面积显著减小,悬顶面积最大为4.5 m~2,解决了因悬顶面积大导致瓦斯积聚超限的难题。     

应用水力压裂技术解决工作面进风隅角悬顶问题

肖家洼煤矿工作面回采过程中进风隅角易出现悬顶问题,悬顶加剧邻近顺槽底鼓、片帮、顶板下沉等矿压显现。针对211303工作面进风隅角悬顶问题,采用水力压裂弱化控制技术提前对顺槽400～600m处巷道顶板进行预裂。工程实践表明,应用该技术后,进风隅角顶板能够及时分层垮落,隅角顶板垮落减弱高应力向临近巷道的转移,降低煤柱支撑压力,从而减缓临近巷道的变形,对矿井安全生产具有重要指导意义。     

定向水力压裂技术在晋城矿区坚硬顶板中的应用

针对晋城矿区15#煤顶板致密坚硬、强度高,不能随工作面回采及时垮落的问题,以15#煤坚硬K2石灰岩顶板为研究对象,运用定向水力压裂技术致裂顶板,通过理论分析、数值模拟与现场实践,结果表明:水力压裂裂纹扩展方向趋向于垂直最小主应力方向;定向水力压裂后,工作面顶板初次垮落步距与周期来压步距有所减小,且来压强度低,与爆破法相比,有明显改善;工作面巷道两帮移近量与顶底板移近量控制在安全使用范围之内,与爆破法相比,变形量有较大幅度减小;工作面上隅角顶板悬顶面积大大减小,解决了瓦斯积聚带来的安全隐患。     

综放工作面坚硬顶板水压预裂治理初采期瓦斯技术研究

综放工作面初采期绝对瓦斯涌出量增加、采空区瓦斯涌出量增大等现象明显,极易导致上隅角瓦斯超限且不易控制,坚硬顶板的运动对采空区瓦斯流场的扰动,进一步加剧了采空区瓦斯瞬间集中涌出的现象及瓦斯涌出的不均衡性。通过实测研究综放工作面初采期瓦斯涌出规律,认为上覆坚硬岩层的大面积垮落是导致采空区瓦斯涌出量波动性较大的直接原因。依据3#煤顶板条件确定了综放工作面初采期顶板水压预裂方案,经过现场试验,水压预裂技术使工作面初采期间顶板能够及时、分层逐次垮落,减小垮落岩块大小,大幅降低顶板垮落对采空区瓦斯流场的扰动,缓解采空区瓦斯向工作面集中涌出,防止上隅角瓦斯超限。     

刀柱式采空区下坚硬顶板控制技术研究

针对刀柱式采空区下坚硬稳定顶板初次垮落步距大、顶板突发大面积垮落容易引起安全生产事故的问题,采用理论分析和数值计算的方式分析了工作面初采期间顶板难以垮落的原因,得出顶板自稳性高、工作面倾斜长度小、盖山厚度小、刀柱式采空下不均匀应力等是影响刀柱式采空下工作面初采顶板难以垮落的主要原因。提出采用水力压裂对顶板进行弱化,压裂过程中采用后退式多分段压裂技术,压裂钻孔采用高位孔和低位孔交叉布置方式。现场应用结果表明,工作面初采期间顶板能够及时垮落,取得了良好的效果。     

游仙山煤矿工作面端头悬顶水力压裂技术及应用

针对游仙山煤矿顶板较坚硬，工作面端头悬顶难以垮落的问题，提出采用水力压裂技术对坚硬悬顶进行预裂切顶，保证工作面上下隅角及时垮落。研究表明：该技术通过对工作面端头坚硬顶板进行定向分段水力压裂，使悬顶岩层内裂隙发育程度增加，在工作面采动应力的作用下能够及时垮落。井下试验及矿压分析结果表明，采用该水力压裂技术后，工作面端头悬顶面积均保持在5 m²以下；另外，工作面端头的矿压显现也明显缓和，端头支架的工作阻力最大降低了26.6%,周期来压步距平均降低了28.4%,取得了良好的应用效果。     

高瓦斯矿井综采工作面隅角悬顶处理技术实践

太岳煤矿为高瓦斯矿井,现开采2~#煤层,其直接顶为细砂岩,该层细砂岩具有强度高、厚度大、层理和节理不发育等特点,属不易垮落顶板。随着工作面的推采,原两巷顺槽区域因顶板坚硬及原巷道支护和两侧煤柱的支撑,形成悬臂梁,造成悬顶区域不能及时垮落,导致悬顶区内瓦斯积聚、上隅角瓦斯浓度超限。经研究,制定了超前退锚剪网、施工切顶孔破坏原岩稳定、超前爆破预裂强制放顶和充填封实隅角垮落不完全区域等隅角悬顶综合治理措施。通过治理,隅角悬顶得到充分垮落,有效地减少了隅角瓦斯的积聚,隅角瓦斯浓度保持在0.1%～0.3%,取得了良好的治理效果。     

水致裂技术在综采工作面回风隅角的实践与应用

针对寸草塔二矿22115综采工作面回风隅角顶板坚硬,难以垮落或突然垮落造成瓦斯浓度超限而制约安全生产的现象,经过技术研究,决定实施水致裂技术对顶板进行预裂使其垮落。通过在22115综采工作面回风隅角钻孔设计参数、注水压力大小的不断优化和多次实践,目前已经取得了良好的效果,为保证综采工作面正常回采时顶板及时垮落和安全生产提供了一种简单、有效的绿色致裂技术。