坚硬顶板定向高压水力致裂防冲护巷技术应用

定向高压水力致裂是一项防治坚硬顶板型冲击地压的新技术,基于张双楼煤矿93604工作面地质条件,研究了定向水力致裂防冲与护巷机理,通过现场试验,得到了张双楼煤矿定向水力致裂的技术参数。现场试验表明,定向水力致裂割缝时间小于10 min,致裂半径不小于10 m,裂纹扩展5 m所需时间不超过3 min,扩展10 m所需时间小于10 min。该技术在93604工作面应用后,有效减小了悬顶长度,实现了迎采巷道防冲与巷道保护的目的。     

米山煤业浅埋煤层坚硬顶板水压致裂技术应用

坚硬顶板在工作面回采后易形成大面积悬顶,从而引发顶板安全事故,当煤层埋深浅、顶板岩层厚度较大时,尤为如此.本文以米山煤业某矿15112工作面为例,提出对15112回风巷顶板进行水压致裂的方法,切断巷道与采空区顶板岩层的力学传递路径,改善巷道围岩力学环境.现场实践表明:水压致裂技术不仅可以软化巷道顶板,避免采空区大面积悬顶,还可以有效控制巷道大变形.     

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。     

二氧化碳气爆致裂综放工作面上隅角顶煤技术应用

为解决三元煤业综放工作面上隅角悬顶带来的安全隐患，通过理论计算得到了二氧化碳气爆致裂工作面上隅角顶煤的影响半径，设计了相关爆破孔布置方案及参数，开展了数值模拟验证和现场工程应用。研究与应用表明，沿煤柱侧打设一列气爆孔对回采巷道煤柱侧顶煤进行液态二氧化碳相变气爆致裂后，气爆孔间的顶煤均进入塑性屈服状态，煤柱侧、跨中及回采侧巷道顶板的下沉变形不再呈现常规的下凸形式，临近工作面时回采巷道煤柱侧与跨中的顶煤下沉量基本相当且增加较明显；超前综放工作面回采巷道顶煤气爆致裂切顶技术较好地解决了上隅角顶煤悬顶问题。     

上社煤矿15310工作面坚硬顶板水力压裂技术研究与应用

为解决15310工作面进风巷端头悬顶过长、围岩变形量大的问题,通过分析水力切顶卸压技术原理及施工工艺,进行水力卸压钻孔设计,并在压裂方案实施后进行巷道围岩变形量及巷道端头悬顶长度的观测分析。结果表明:水力切顶卸压方案实施后,工作面回采期间围岩变形量较小,巷道端头悬顶长度在合理范围内,无悬顶过长现象出现,为工作面的安全回采提供了保障。     

综放工作面超前定向预裂切顶卸压技术研究

针对动压巷道变形严重的问题,提出综采工作面定向预裂切顶卸压技术,通过切断顶板,将应力往工作面深部转移,降低区段煤柱的应力集中,控制回采巷道的大变形;其关键技术参数包括切顶高度、切顶角度、炮孔间距、装药量等。通过在漳村煤矿2601风巷实施定向预裂切顶,对2603运巷的巷道变形有很好的控制作用,变形量控制在了200～300 mm,应用效果良好。     

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。     

坚硬顶板水力致裂最佳割缝位置的模拟

对于煤层厚度较厚、倾角起伏,且老顶过于坚硬、悬顶长度较长、整体结构稳定的地质赋存条件,应力容易区域集中,高能量也积聚在顶板中,易导致冲击危险性加大。采用水力致裂技术,破坏老顶的整体结构,使老顶损伤而释放能量,结合渗流-应力耦合分析软件F-RFPA2D对老顶定向水力致裂割缝最佳位置进行模拟,得出如下结论:在老顶距直接顶最上边界之间,缝的位置在老顶中间及靠近直接顶致裂效果最佳;在老顶中间连线割两缝水平对称分布致裂效果也易达到最佳。     

定向预裂切顶沿空掘巷技术应用研究

为了解决九里山矿沿空掘巷巷道支护压力大、变形量大、支护困难、维修工程量大的问题,基于切顶卸压原理和定向预裂爆破技术,结合九里山矿15091回风巷顶板岩层情况,确定了预裂爆破的深度,采用了双缝定向预裂管有效控制爆破产生裂隙的方向,实现了定向爆破。制定了切顶沿空掘巷施工方案,确定了定向预裂爆破参数及沿空掘巷巷道支护形式与参数,并通过矿压观测,对沿空掘巷成巷效果进行了评价。研究结果表明:采用定向预裂切顶爆破后,成巷不稳定时间由30 d缩短到20 d,短时间内巷道进入稳定期;沿空掘巷巷道两帮移近量最大为326 mm,较未切顶巷道减少了112 mm;顶板最大移近量为135 mm,较未切顶巷道减少了80 mm,巷道变形量明显减少,巷道维修量也大幅减少,取得了较好的经济效果。     

工作面上方厚坚硬顶板水力弱化技术实践

为使韩家湾煤矿213108工作面在初采初放过程中上部坚硬基本顶及时垮落,杜绝采空区大面积悬顶,降低来压强度,确保工作面初采初放安全回采。通过分析水力压裂技术原理及施工工艺,对水力卸压钻孔进行设计,采用高、中、低位3种钻孔的联合布置形式,保证弱化效果和顶板垮落时间。在厚坚硬顶板水力弱化后对巷道的围岩变形量和端头悬顶长度进行了监测分析。结果表明,水力弱化顶板后,213108工作面回采期间围岩变形量较小,巷道端头悬顶长度在合理范围内,未出现大面积悬顶现象。