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。     

水力压裂切顶卸压控制临近巷道围岩变形研究

针对顶板坚硬、采空区悬露顶板面积较大、对临近巷道围岩变形影响较大等问题,提出超前水力压裂预切顶板方法,使采空区悬露顶板及时垮落。研究表明,工作面回采后预切顶板在裂隙面、岩层自重及动压影响下及时垮落,临近3314巷道围岩变形与未切顶时相比大大减少,大大缓解了临近巷道支护难度,减少了巷道返修工程量。     

坚硬顶板特厚煤层综放工作面切顶卸压技术研究与应用

针对坚硬顶板特厚煤层综放工作面初采期间矿压显现强烈、顶煤不易垮落、冒放性较差,以及回采期间小煤柱临空巷道变形严重、维护困难的情况,通过采用初采前切眼爆破放顶、回风巷爆破切顶卸压、胶带巷水力致裂的综合矿压治理措施,使得工作面初采以及正常回采期间矿压显现显著减弱、巷道变形减小、两端头悬板能及时垮落、顶煤回收率明显提升,为本工作面及相邻工作面回采创造有利条件。现场实践表明该方法可以有效解决坚硬顶板特厚煤层综放开采的强矿压显现问题。     

水压致裂切顶卸压在治理临空巷道动压变形的应用

针对坚硬顶板综放工作面邻面采空区侧向压力和本工作面超前压力对临空巷造成矿压显现的问题,在临空巷施工钻孔进行水力致裂临空侧坚硬悬板,通过预先切断和弱化顶板,使悬板及时垮落,减弱侧向压力对巷道的影响,达到弱化矿压显现的目的。现场试验表明,通过水压致裂切顶卸压实施,临空巷道变形得到了有效控制。     

定向水力压裂技术在石灰岩顶板中的应用

针对寺河煤矿二号井15#煤层石灰岩顶板坚硬不易垮落,易造成回采巷道变形剧烈,支护困难等问题,本文以XV1305工作面为研究对象,采用定向水力压裂技术对石灰岩顶板进行弱化处理,现场试验表明:定向水力压裂技术优势明显,顶板垮落充分,巷道围岩变形得到有效地控制。     

水力致裂技术在处理坚硬顶板中的试验研究

坚硬顶板工作面若顶板不能及时垮落,会在采空区上方形成大面积悬顶,对人员、巷道和设备会形成严重的威胁。以15306坚硬顶板工作面为试验对象,通过合理确定水力致裂弱化顶板方案和注水工艺,实施了水力致裂弱化顶板试验。试验结果显示,有效弱化了15306工作面顶板,其有效致裂半径达12 m ,对于消除大面积悬顶,保证工作面安全回采具有重要的意义。     

水力压裂技术在工作面上隅角顶板治理中的应用

为解决回采工作面推进过程中回风顺槽上隅角顶板不能及时垮落的问题,基于现场地质力学实测和评估,采用水力压裂技术对顶板实施分段逐次压裂,现场监测结果表明,压裂后的工作面采空区顶板能够及时分层分次垮落,上隅角悬顶面积不超过10m~2,超前段巷道顶板离层和巷道变形量在允许范围内,能够满足安全生产要求。     

神角煤业2201工作面水力压裂顶板弱化技术实践

神角煤业2201工作面位于二采区边界,西侧为总回风巷以及中央变电所。该工作面煤层顶板为较稳定的粉砂岩和砂岩,根据相邻工作面的开采经验,回采巷道进入采空区后,顶板仍难以垮落,悬顶距离最长可达40 m。大面积的悬顶势必对保护煤柱造成损伤,进而造成上述巷道和硐室的破坏。通过水力压裂弱化顶板,使其在采动应力的作用下及时垮落,阻止因悬顶对附近巷道和硐室的破坏。     

榆神矿区工作面稳定难垮岩层水力预裂控制技术及应用

基于水力压裂裂缝计算力学模型与矿井水力压裂煤岩体改性技术工艺,开展稳定难垮岩层水力预裂弱化治理技术研究,并在榆神矿区进行应用。分析榆神矿区稳定难垮岩层特点,通过工作面回采前预先压裂弱化顶板岩层,减小工作面初次和周期来压步距,降低工作面采空区顶板来压显现程度,有助于防止工作面煤体片帮、减小支架工作阻力和巷道变形。井下实践表明,水力预裂是工作面稳定难垮顶板弱化安全、绿色的技术手段,采空区顶板能够分层次逐步、及时垮落,解决了综采面采空区顶板控制问题,提升矿井工作面顶板管理水平。     

高韧性煤层难冒放机理及弱化效果研究

为改善高韧性煤层综放开采顶煤冒放性,以煤样物理力学参数试验为基础,从理论方面对高韧性特厚煤层综放开采顶煤难冒放机理进行了分析;通过相似材料模拟试验从弱化前、后2个阶段对顶煤的垮落情况进行了模拟,对顶煤里的支承压力分布进行了监测。结果表明:高韧性煤层弹性模量较小(小于顶板岩层),在矿山压力作用下,煤层的变形挠度大于顶板,导致顶板不能将矿山压力较好的传递给顶煤,综放时顶煤难破碎垮落,易形成悬顶,冒放性较差;对顶煤采取弱化措施后回采时的垮落情况明显改善,直接顶随采随冒,较好的充填了采空区;煤壁前方顶煤里的应力峰值位置明显向深部转移,支架上方和后方顶煤卸压较好,利于顶煤的放出。     

正利煤业14-1-201工作面坚硬顶板水力压裂技术的应用

正利煤业14-1-201工作面是为坚硬顶板厚煤层综放面,容易大面积悬顶,一次性垮落后形成风暴对人员及设备造成威胁,同时,初次压距过长,造成顶煤丢失。在矿井采用岩煤预裂具致裂被停用的情况下,采用高压水致裂措施,提高现场人员的工作环境,提高矿井的安全利益,同时实现顶煤提前垮落回收,提高矿井经济效益。针对正利煤业14-1-201工作面副巷坚硬顶板难跨问题,通过对比分析卸压方法,选择了水力压裂法进行切顶卸压。进行了钻孔参数设计、分段水力压裂设计,并在方案实施后进效果评价。结果表明：水力压裂切顶卸压方案实施后,巷道围岩变形量减小,悬顶长度缩短至合理范围,卸压效果良好。     

富家凹煤业坚硬顶板巷道水力压裂技术研究

富家凹煤矿11^#煤层回采巷道受相邻工作面采动影响严重，巷道易出现变形，影响矿井安全生产。为确保富家凹煤矿11207工作面的安全顺利回采和相邻工作面11205工作面巷道的顺利掘进，采用水力压裂技术在11207回风巷道进行顶板切顶卸压，弱化11207回风巷道顶板坚硬岩层，缩短悬顶距离，优化相邻工作面应力分布，降低对相邻巷道的影响。通过现场调研及钻孔窥视仪观测，发现11207回风巷道顶板存在多段完整岩层与复合顶板，故设计采用后退式分段压裂弱化顶板中完整岩层，并确定了具体的钻孔及压裂参数。基于该工作面垮落情况、钻孔窥视情况及相邻工作面巷道成型情况，综合分析11207工作面水力压裂效果。结果表明：采用水力压裂区段回采工作面垮落步距控制在8 m左右，钻孔裂隙发育明显，相邻巷道未受明显影响，实现了对坚硬顶板的控制。     

水力压裂护巷煤柱卸压机理与工程应用

以新元公司9108工作面回风顺槽水力压裂卸压为工程背景,通过理论分析,得出了煤柱体上部基本顶悬伸部分长度过大是导致护巷煤柱变形的主要原因,然后通过水力压裂技术来对煤柱上部顶板进行压裂,使得顶板在工作面回采后能够及时垮落,不会形成悬顶效应,减小对煤柱体的压力,从而保护护巷煤柱,使得下一工作面在回采时巷道围岩变形量保持在可控范围之内,从而减少了巷道维护成本。     

综采工作面端头悬顶水力致裂试验研究

为了解决禾草沟煤矿综采工作面端头三角区悬顶突然垮落将采空区中的瓦斯挤出造成上隅角瓦斯超限的问题,采用顶板水力致裂方法对50115回风巷开展了试验研究,现场共进行连续50 m的水力致裂试验,水力致裂区间工作面顶板共发生4次周期来压,通过对端头顶板垮落情况进行全程观测,试验段端头顶板垮落及时充分,端头悬顶突然垮落导致挤出积聚瓦斯的问题得到了有效解决。     

大采高综采面端头大面积悬顶处理方法探讨

结合大柳塔煤矿52505综采面回采期间两端头顶板三角区大面积悬顶的成因机理,对比分析了退锚、超深孔爆破预裂和高压水力预裂3种治理方案的利弊,结果表明,采用水力预裂效果最好,爆破预裂次之,退锚仅做为一种弱化顶板的辅助方法。通过对综采工作面三角区悬顶钻孔进行高压注水弱化顶板岩层而使其全部垮落,已取得成效。若采用高压水力预裂技术再辅以退锚技术,悬顶垮落效果将会明显提高。     

采场顶板垮落特征监测分析及其结构弱化卸压实践研究

通过对综采工作面采场液压支架工作阻力的监测和数据采集，以大数据云图间接再现了采场顶板的垮落，分析解释了顶板垮落与采场实际矿压显现特征的关系。结果表明，上下端头三角岩体悬顶面积增大将导致超前煤壁煤岩体应力集中，基本顶呈现“O-X”型断裂规律，所开采煤层均表现出了明显的周期来压，但周期来压步距不大。进一步地，从减少回采两巷悬顶、控制相邻巷道变形和破坏坚硬岩层顶板避免弹性能积聚2个方面，探讨了顶板浅眼小孔爆破预裂、深孔爆破预裂、深孔常规水力预裂、长距离水平定向孔水力预裂措施的应用条件及其现实意义。现场应用结果表明，对于单一采场中边界顶板所采取的预裂等护巷措施，不能实现控制巷道最基本使用功能和有效减少巷道变形的目的，并给出了实施水力预裂的必要条件是具有坚硬完整岩层且能保证一定的压裂压力和压力波动。研究结果为从不同角度认识采场顶板垮落规律、合理选择顶板结构弱化卸压方式提供了方法和思路。     

切顶卸压沿空留巷围岩控制效果数值模拟研究

为研究切顶卸压对沿空留巷围岩控制效果的影响规律,基于UDEC软件,对沿空留巷侧向顶板悬顶与垮落2种情况下的围岩受力变形特征进行深入分析。研究表明:相对于直接顶悬顶状态,直接顶垮落时煤帮侧煤层和巷旁支护墙体上的垂直应力集中系数分别降低0.19和0.49;直接顶垮落状态下沿空巷道顶板下沉、底板鼓起、煤帮内移和墙体内移量相对于直接顶未垮落状态下,分别降低73%、60%、27%、75%;巷道侧向悬顶是造成沿空巷道围岩大变形的重要原因,切顶会促使采空区上方直接顶有效垮落,采空区上覆岩层的重力无法有效向巷道周围的煤岩体中传递,且垮落的岩层会对顶板起到一定的支撑作用,有助于降低巷道围岩所承受的压力。     

石港煤业15203综放面坚硬顶板水力压裂技术研究

针对石港煤业15203工作面顶板较坚硬、难以垮落的问题,通过采用水力压裂技术弱化煤层顶板,结果表明:弱化后顶板初次垮落步距缩短近9 m,周期来压步距缩短近5 m,有效降低了工作面大面积悬顶造成冒顶事故的风险,保障了工作面安全开采。     

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。