定向水力致裂坚硬顶板的现场试验研究

依据断裂力学理论,建立了裂纹尖端扩展力学模型,获得了尖端起裂的临界应力及其影响因素,包括垂直应力、水平应力、岩石的断裂韧度、初始裂缝的倾角与直径、注水压力等.研究结果表明:应力达到裂缝尖端起裂的临界应力时,尖端开始起裂扩展.通过坚硬顶板定向水力致裂工业性试验,获得了初始裂缝和注水压力是决定定向水力致裂坚硬顶板效果的关键因素.     

水力致裂弱化坚硬顶板保护邻空巷道现场试验

针对马脊梁矿邻空侧巷道围岩变形量较大、矿压显现剧烈等问题,进行水力致裂弱化坚硬顶板的工业性试验。通过有无切顶试验对比,观测监测孔及钻孔应力计压力波动情况,分析了坚硬顶板水力致裂的效能。研究结果表明:通过对坚硬顶板进行切槽,可有效弱化顶板岩层,降低工作面应力集中。现场工业性试验验证了水力致裂的可靠性,治理邻空侧巷道矿压显现效果显著,不仅实现了8103工作面的正常回采,也为该矿提供了一项降低邻空侧巷道围岩应力集中的措施。     

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。     

急倾斜煤层坚硬顶板水力致裂控制技术

针对急倾斜煤层综采工作面上隅角采空区大面积悬顶垮落易造成瓦斯超限的问题,研究提出采用水力致裂控制和提前退锚技术,确定了水力致裂钻孔的孔径、深度、倾角、孔间距、封孔长度等关键参数,实现快速有效处理不同状态下的采空区悬顶情况,实现坚硬顶板水力致裂施工与工作面回采工艺的合理衔接,确保了工作面安全正常推进。     

定向水力致裂坚硬顶板的数值模拟及现场实践

针对煤矿坚硬难垮落顶板控制中存在的问题,进行定向水力致裂数值模拟和工业性试验。通过数值模拟和对监测孔及泵站压力波动情况进行观察,分析了煤矿坚硬难垮顶板水力压裂特点。研究结果表明:通过对围岩进行切槽,可有效降低裂缝破裂所需压力;随着压裂处与监测孔距离的增大,裂缝破裂和扩展所需的压力也相应增大;分段逐次压裂可在顶板岩层中产生多条裂缝,从而有效弱化顶板岩层,有效地减小了工作面的周期来压步距。     

坚硬顶板定向水力致裂影响因素数值分析

采用FLAC2D5.0数值模拟软件,分析了影响尖端应力集中的影响因素,包括埋深、初始裂缝角与直径、注水压力等。结果表明:注水改变了岩石初始裂缝尖端的应力状态。最大尖端垂直应力,与埋深、初始裂缝角与直径是非线性关系,与注水压力呈线性关系。埋深小于530 m时,随着埋深的增加,初始裂缝尖端应力集中系数减小;初始裂缝的直径越大,初始裂缝角越尖,初始裂缝尖端应力集中系数就越大,坚硬顶板就越易起裂。     

坚硬顶板水压致裂弱化技术研究

为探究水压致裂技术对坚硬顶板的弱化效果,以潞宁煤矿31101工作面为研究对象,通过现场观测、工程类比的方法对水力压裂控制顶板效果进行了研究,确定水压致裂弱化技术的具体参数。结果表明:坚硬顶板通过水力压裂后被软化,实现回采期间顶板随采随冒,围岩应力降低19%,保证了工作面的安全生产。     

坚硬顶板下综采面回采初期水力致裂控制技术应用

为防止回采初期坚硬顶板诱发的动力灾害,以米山煤矿15112综采面顶板赋存K2石灰岩坚硬顶板为工程背景,提出采用坚硬顶板水力致裂技术控制顶板岩层,介绍了坚硬顶板水力致裂技术基本原理,设计坚硬顶板水力致裂技术与参数。现场应用后,定向钻孔水力致裂效果明显,工作面来压步距和强度明显降低,表明了坚硬顶板下综采面回采初期水力致裂控制技术的优越性和合理性。     

15112工作面坚硬顶板水力压裂技术研究与应用

为弱化15112工作面回采期间出现大面积悬顶,采用UDEC数值模拟软件进行水力压裂裂缝扩展规律的分析,得出裂隙扩展长度和张开量均与注水压力成正比;结合坚硬顶板的赋存特征进行水力压裂方案设计,并对实施效果进行分析。结果表明:水力压裂方案实施后,支架工作阻力和顶板来压步距均大幅降低,坚硬顶板弱化效果显著。     

坚硬顶板定向水力压裂技术在王台铺煤矿的应用

王台铺煤矿XV#煤顶板属于坚硬难垮顶板,由于条件限制和存在问题不宜采用传统的超前深孔预裂爆破弱化方式处理顶板问题,采用定向水力压裂技术在井下工作面进行现场试验,通过现场围岩地质力学特征测试确定定向水力压裂方案。工作面回采后通过监测支架受力,得出预压裂工作面顶板初次来压步距在26~27 m之间,水力压裂控制顶板效果良好,并且克服了深孔预裂爆破中存在的不足,为该技术的推广应用提供了依据。     

工作面坚硬难垮落顶板处理技术及应用

神木县隆德矿业有限责任公司209工作面顶板属坚硬难垮落类型,通过分析坚硬难垮落顶板的特点及危害,并比较采前爆破、采后爆破、注水弱化和水力压裂等几种处理方法的优缺点,最后选择水力压裂方法应用。在工作面上通过监测水力压裂压力、裂纹扩展范围及工作面顶板垮落情况,结果表明:可以保证工作面安全生产,不会形成飓风等动力灾害。     

千米深井厚层坚硬顶板水力压裂卸压技术研究

针对千米深井工作面坚硬基本顶难垮落的问题,以邢东煤矿2129千米孤岛工作面厚层坚硬基本顶为工程背景,探析了其基本顶在深部应力环境和工况条件下难垮落的原因,提出了在深井工作面采用水力压裂切顶卸压的顶板控制技术,并结合工作面实际采动影响得出了水力压裂的设计方案及施工工艺,实现了工作面卸压-推进连续配合作业;同时,运用数值模拟及现场矿压实时监测对卸压效果进行了分析与评价。研究发现,在千米深井厚层坚硬顶板的工作面实施水力压裂进行切顶卸压技术效果明显,有效实现了厚层基本顶分层分次逐渐垮落,降低了工作面顶板的周期来压显现强度。现场试验发现,在此环境下出现钻孔施工困难,需采用单孔多次压裂、增加注水量、强力封孔等措施使每个压裂钻孔充分发挥作用。实践证明,采用该技术后,千米深井厚层坚硬顶板难垮落问题得以有效解决。     

凤凰山煤矿坚硬顶板定向水力压裂技术应用研究

针对超前深孔预裂爆破弱化方式处理煤矿坚硬难垮顶板存在的问题,采用定向水力压裂技术在凤凰山煤矿XV4306和XV5302两个工作面进行井下试验。根据现场围岩地质力学特征,确定工作面两次压裂方案;通过现场施工,优化施工工艺;工作面回采后通过监测支架受力,得出预压裂工作面顶板初次来压步距在26~27m之间,水力压裂控制顶板效果良好,为该技术的推广应用提供了依据。     

本煤层顶板水力压裂增透技术的研究与应用

义马煤业集团孟津煤矿二2煤-11031工作面属于弱突出危险性煤层,为了提高11031工作面瓦斯的抽采效率,有效治理瓦斯问题,减少瓦斯事故的发生,对11031工作面实施顶板水力压裂的卸压强化增透措施。实施该措施后,煤层透气性大大增加,单孔瓦斯抽采体积分数和流量大幅提高,煤层瓦斯含量和瓦斯压力大幅降低,保证了该工作面及被保护层采掘工作的安全采掘。     

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。     

复合坚硬顶板综放工作面顶煤顶板运移研究

通过现场实测研究了新阳煤矿复合坚硬顶板条件下综放工作面顶煤和顶板的运移规律。研究表明,在未处理坚硬顶板和夹矸的条件下,9#顶煤和直接顶板也能及时冒落,有利于提高顶煤采出率。