同忻矿特厚煤层坚硬顶板水压致裂技术

介绍了水压致裂的力学机理及参数确定方法。依据同忻矿生产实际条件,确定了特厚煤层坚硬顶板致裂位置、注水压力、注水量、注水时间以及钻孔转角等参数,设计了钻孔布置方案。同忻矿8105工作面现场实践表明,通过水压致裂措施工作面周期来压步距减小了4.6 m,支架工作阻力降低了8.8%,取得了良好的应用效果。     

坚硬顶板定向水压致裂主控技术研究

为解决坚硬工作面顶板垮落难、初次来压步距过大等难题,以陕西某煤矿2102工作面为工程背景,分析了坚硬顶板悬顶的危害及定向水压致裂切顶控制机理,提出了坚硬顶板定向水力压裂切顶主控切顶技术,并开展现场实践。确定压裂钻孔水平间距为5 m,垂直间距3 m,孔内压裂点间距9 m,压裂层位为厚层中粒砂岩坚硬顶板。结果表明,2102工作面坚硬顶板水压致裂后,内部裂隙发育,初次来压步距减小为15.6 m,初次来压动载影响程度减弱,未发生大面积强矿压、煤壁片帮等现象。工作面端头顶底板最大移近量为681 mm,两帮最大移近量为485 mm,保证了安全生产。     

水压致裂技术在综采工作面顶板管理中应用

针对大同矿区坚硬顶板难以垮落,威胁工作面安全生产的现状。在燕子山煤矿8403工作面实施水压致裂技术控制顶板,通过现场观测、钻孔窥视、工程类比等方法对水压致裂控制顶板效果进行了研究。结果表明:对顶板实施水压致裂技术后,顶板预先断裂,在岩体内部形成了纵横相间的裂隙,致使岩体完整性受到破坏,在工作面回采过程中提前垮落;通过对8401与8403工作面初次来压步距对比,实施水压致裂技术较深孔预裂爆破技术工作面初次来压步距缩短了10 m,实现了对坚硬顶板岩层的充分弱化,保证了初采期间顶板的及时冒落,消除了坚硬老顶初次破断冲击的安全隐患。     

顶板水压致裂卸压效果评价及工程应用

大平煤业3111工作面运输顺槽为厚层坚硬顶板,采用高压水致裂技术对其进行弱化,并通过钻孔孔内观测、邻孔出水分析、矿压观测等方式对致裂效果进行分析.结果表明,采用高压水致裂技术后,顶板岩层得以弱化,矿压显现程度降低,起到了防治冲击地压的作用.     

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.     

厚硬砂岩顶板水压致裂技术的应用

干河矿2-126综采工作面顶板为厚硬砂岩顶板,工作面来压步距长、矿压显现强烈,支架前方煤壁发生片帮垮落,威胁工作面生产安全.为解决坚硬顶板悬顶问题,提出水压致裂技术对顶板进行弱化.现场应用效果表明:采取水压致裂措施后顶板卸压效果明显,能够控制顶板及时垮落,工作面来压平稳,支架工作承受载荷在可控范围内,保障了工作面的正常生产.     

马堡煤业定向水力压裂顶板控制技术研究与应用

为确保15205综采工作面安全回采,采用定向水力压裂技术预制导向槽引导高压水对15205综采工作面顶板压裂,对坚硬顶板弱化,缩短来压步距,实现对顶板垮落的有效控制.在马堡煤业进行井下现场试验表明,15025工作面直接顶垮落步距在6.8～15 m,基本顶垮落步距在24～30 m.与15201工作面相比,直接顶和基本顶的垮...     

深孔顶板预裂爆破与定向水压致裂防冲适用性对比分析

针对厚硬顶板条件下冲击地压防治技术选择的难题,围绕深孔顶板预裂爆破和顶板定向水压致裂防冲原理、现场应用类型及主要影响因素进行了系统分析,并对二者在同一工况条件下的防冲效果和工程施工效率进行了对比.研究表明:深孔顶板预裂爆破和顶板定向水压致裂都是以破坏顶板完整性,使其不具备积聚弹性变形能为目的,实现冲击地压的防控.在相同...     

综采工作面坚硬顶板初采阶段水压致裂技术应用

金家渠煤矿综采工作面初采期间坚硬顶板未能及时垮落,造成工作面采空区侧大面积悬顶、支架接顶不实、刮板机下滑严重等采场问题,采取水力致裂技术对坚硬顶板岩体进行弱化,在距工作面50 m处的回风巷侧向110#～160#支架尾梁老顶段施工6个致裂钻孔,钻孔开口位置间隔1 m,钻孔直径56 mm,钻孔朝工作面方向呈扇形分布,终孔位置分别位于160#、150#、140#、130#、120#、110#支架尾梁上方,距支架顶梁垂直高度约30 m。L₁、L₂、L₃钻孔位于煤层顶板,按照每隔3 m压裂一次,每次压裂30 min;L₄、L₅、L₆钻孔仅压裂孔底及距孔口30～40 m范围内的岩体,每隔3 m压裂一次,每次压裂60 min。压裂结果表明,采空区悬空顶板因水力压裂产生裂隙,随着工作面推进及时垮落,支架接顶不实、刮板机下滑等采场问题得到了有效控制,对于坚硬顶板工作面初采阶段的顶板控制具有借鉴意义。     

砂岩顶板水力致裂技术及应用

南阳坡煤矿8704工作面顶板为粗砂岩,在回采过程中易出现悬板面积超标现象,通过增设孔底楔形槽在钻孔中注入高压水改变岩石局部的应力状态,使岩石定向断裂,同时确定水力致裂的钻孔参数。该矿运用高压水力致裂技术对顺槽顶板超前预裂,减小了端头三角区悬板面积、周期来压步距和来压强度。     

顶板多层位定向割缝高压致裂防冲技术

为了实现坚硬顶板型冲击地压防治的安全高效可控,研究了多层位定向割缝高压致裂技术。采用UDEC数值模拟研究了顶板定向致裂前后的运动与能量释放规律。结果表明:坚硬顶板经倾斜与分层定向致裂后,来压步距分别降低了7.7%与17%;系统动能释放降低了47.8%与50%,系统总能量释放降低了28%与41%,从而减弱了对煤体的冲击效应。顶板分层以及多层位定向致裂防冲效果优于倾斜切顶。通过改进供液与送管工艺,实现此技术的自动化与孔深限制,拓展了技术的效率与安全性,最大孔深达到20 m,致裂半径10 m以上。现场钻屑法与微震监测结果表明,致裂顶板区域,钻屑量较致裂前明显减少,并均低于临界值,致裂期间与区域内震动频次与震动能量降低,尤其是大能量震动信号显著减少,表明冲击危险性显著降低,证明此技术防治顶板冲击地压的有效性。     

特厚综放大结构顶板强矿压区域治理技术研究

煤炭开采过程中,由于强矿压的作用会引起各种复杂的动力现象,影响采矿作业的正常进行,威胁煤矿的安全生产,探索新的技术途径控制特厚煤层开采中强矿压难题势在必行。以大同塔山煤矿为工程研究对象,运用三维计算机模拟、实验室研究和工业性试验研究,分析多煤层开采时,解放层山4#煤层采动后对3-5#煤层开采的影响,研究利用解放层开采区域治理大结构顶板强矿压技术,并分析该技术的适用条件和作用,获得基于解放层开采区域的特厚综放大结构强矿压顶板运动规律、矿压显现规律及控制措施等,为特厚煤层综放大结构顶板强矿压开采支护方式选择、巷道布置形式、支架选型以及支架控制技术参数的确定提供依据,为类似条件下的煤层开采开创了新的技术途径。     

坚硬顶板注水工作面矿压显现特征的有限元计算和模型试验研究

本利用有限元计算和相似材料模型试验的结果，探讨了坚硬难冒落顶板注水前后及不同注水条件下的工作面矿压显现特征，对比分析结果表明，通过向顶板注水，顶板岩体发生塑化，改变了顶板岩层中的应力分布和顶板变形位移特征，顶板岩层中的拉、压力峰值点转移到了采空区上方的悬顶中，从而有利于顶板在采空区上方断裂并分层分次垮落，减小岩层折断时对支架的冲击载荷和传力系数，减小顶板周期来压强度，从理论上进一步说明了向顶板高压注水是控制坚硬难冒顶板的有效技术途径。     

雁崖矿8305工作面切巷坚硬顶板密集钻孔联合深孔爆破预裂技术

针对雁崖煤矿8305工作面切巷坚硬顶板预裂问题,采取了切巷顶板密集钻孔联合深孔爆破预裂卸压的施工工艺,确定了合理的密集钻孔及深孔爆破参数,取得了较好的顶板平面定向切缝效果.     

厚煤层综放工作面水压致裂技术及应用

以陕西榆林柳巷煤矿30110综放工作面为例,介绍了30110综放工作面实施高压和脉冲注水致裂顶煤顶板控顶技术;分析了30107工作面放炮致裂及30110工作面水压致裂的优缺点,30110工作面通过水压致裂顶板取得了较好的控制顶板效果.同时与传统爆破致裂顶板相比,水压致裂顶板具有管理简单、安全高效、扰动小等优点,在煤矿顶煤顶板致裂中拥有更广泛的应用前景.