伊田煤业坚硬顶板水力压裂弱化技术研究

为解决伊田煤业2203工作面推进过程中坚硬顶板不易垮落、悬顶面积大进而引起矿压显现剧烈的问题,提出了分段水力压裂弱化顶板技术。通过数值模拟结合现场实际条件确定同一钻场内布置3个钻孔,且压裂裂缝半长应大于41.6 m,压裂时长应在30 min以上。实施分段水力压裂技术后,坚硬顶板能够及时垮落,且工作面来压前的平均支架循环末阻力降低了4.39%,周期来压时的平均支架循环末阻力降低了9.13%,动载系降低了12.8%。     

综放工作面端头悬顶水力压裂治理技术研究

为解决王家岭煤矿综放工作面端头悬顶难垮问题,依据顶板岩层力学性质和赋存特征,采用数值模拟手段研究综放工作面矿压显现规律,揭示综放工作面端头悬顶机理并提出相应的治理技术。研究结果表明:水力压裂可定向压裂顶板岩层,从而削弱顶板的强度及完整度,使采空区顶板分层分次垮落,缩短初次来压和周期来压步距,端头悬顶面积小于10 m~2,减小甚至消除了坚硬难垮顶板给工作面安全回采带来的威胁。     

定向水力压裂技术弱化坚硬顶板效果分析

凤凰山矿XV5302综采工作面直接顶为K2石灰岩,其厚度达8 m,属于坚硬难垮顶板。为了保障工作面初采期间,采空区顶板能够呈现分层分次垮落,避免顶板大面积垮落对工作面设备造成损坏及对人员造成伤害。在切眼安装设备前,在切眼内回采帮向推进方向进行顶板打钻,采用定向水力压裂技术对工作面坚硬难垮顶板进行定向压裂,来削弱顶板强度和整体稳定性。并在初采期间,在工作面内安装矿压监测仪器来监测顶板的压力状况,通过监测的顶板压力曲线分析定向水力压裂技术的应用效果。     

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。     

水力压裂技术在回采面初次放顶中应用

龙王沟煤矿61610工作面初采期间顶板坚硬,采空区悬顶面积大,制约工作面安全回采。对工作面切巷顶板提出了高压水力压裂技术,通过水压致裂使工作面顶板软化、分割压裂,从而破坏顶煤顶板稳定性,降低岩体强度。实际应用效果表明：工作面顶板采用水力压裂技术后,工作面初采期间基本顶来压步距缩短了35.7 m,初采期间实现了基本顶充分垮落,达到了预期效果。     

高压水力压裂技术在综放工作面初采放顶中的应用

针对12204工作面初采期间老顶来压不及时,采空区出现大面积悬顶,经常出现瓦斯积聚超限且给顶板管理带来极大安全隐患等问题,提出利用高压水力压裂技术方案处理坚硬顶板不及时垮落问题。12204工作面采用高压水力对切眼顶板岩层逐层进行分割、压裂后,破坏了岩层的整体稳定性,使其强度大大降低。采用高压水力压裂技术处理顶板后,工作面初次来压步距比原工作面老顶初次来压步距缩短了36.6m,工作面回采过程中顶板能够实现随采随落。通过理论计算分析和现场实践结果表明,达到了预期效果。     

坚硬顶板巷道水力压裂切顶卸压一体化控制技术

鉴于工作面坚硬顶板导致端头悬顶面积大影响回采安全以及邻近工作面巷道矿压显现的问题,马兰矿进行了高效水力压裂切顶卸压技术的研究,分析了坚硬顶板水力压裂切顶卸压控制思路、工艺原理及钻孔布置方式对压裂效果的影响,提出了采用"低位致裂+高位弱化"水力压裂卸压技术,实现坚硬顶板的高效预裂,有效解决了坚硬顶板工作面端头悬顶及邻近工作面巷道强采动应力引起的巷道片帮、底鼓问题。     

综采工作面坚硬顶板水力压裂技术

为解决回采工作面坚硬顶板悬露不垮的问题,结合凤凰山矿15号煤层XV4306综采工作面的实际情况,采用了定向水力压裂技术对工作面坚硬顶板进行弱化处理。经过对坚硬顶板的弱化处理,破坏了顶板的完整性,增加和扩展了顶板的原始裂隙,实现了回采期间工作面顶板顺利垮落,减小初次来压和周期来压步距,达到回采工作面安全生产的目的。     

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。     

锦界煤矿综采工作面水力压裂初次放顶矿压显现规律

为消除锦界煤矿综采工作面初采期间需采取强制放顶措施而产生大面积悬顶等一系列安全问题,分析了爆破强制放顶技术的矿压特点,并通过监测水力压裂初次放顶的水压和流量,统计顶板初次垮落特点和工作面支架工作阻力变化,分析了锦界煤矿31111工作面水力压裂初次放顶矿压显现规律。研究表明:水力压裂初次放顶呈现出分层、分次、逐步垮落特点,消除了初采期间顶板大面积一次垮落给工作面造成的危害。初采期间工作面支架来压动载系数降低,有效缓解初次来压对支架造成的冲击载荷。矿压规律及顶板垮落效果显示,水力压裂是一项安全可靠的工作面初次放顶技术。     

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。     

定向水力压裂技术在7806切眼的应用

中厚煤层多采用综采放顶煤开采方式。在初采过程中,随着回采工作面的不断推进,老空区的悬顶面积不断增大,初次来压前,容易出现压架现象。潞安五阳煤矿7806工作面老顶为细粒石英砂岩,难以冒落,采用定向水力压裂技术应用在该工作面。实施压裂后工作面推进大约9 m时,观测到直接顶开始垮落;推进12 m时,部分老顶垮落;推进16 m时,老顶全部垮落。通过定向水力压裂顶板预裂试验,缩小了顶板初次垮落步距,有效防止了大面积顶板垮落带来的隐患,实现了工作面初采期间安全、高效生产。     

坚硬顶板回采工作面水力压裂控顶技术研究

为了解决坚硬顶板回采工作面开采时面临的顶板垮落困难、垮落步距大、矿压显现明显等问题,根据6508回采工作面地质、开采条件采用水力压裂技术对顶板进行压裂,并对压裂后的顶板垮落、来压情况以及初次来压步距等进行分析。结果表明:水力压裂后的采面初次来压步距平均在44.5m,较采用预裂爆破技术来压步距缩短8m,同时避免预裂爆破带来的安全隐患大、爆破动压明显等问题,具有施工安全、工作量小、施工速度快、顶板控制效果显著等优点,可以有效解决坚硬顶板工作面顶板难垮落问题,为矿井实现高效开采创造良好条件。     

浅埋深工作面端头悬顶定向水力压裂卸压技术应用

针对浅埋工作面端头悬顶和压架多采用架间或工作面巷道打眼爆破方式处理顶板存在较大安全隐患等问题,在分析杨伙盘煤矿顶板岩性和浅埋深悬顶原因的基础上,提出利用定向水力压裂技术破坏顶板完整性,结合水压记录仪监测曲线判断岩石开裂和扩展程度,将工作面支架承受的高应力向远离顶板方向转移的方法。回采实践和矿压监测数据分析表明,在采用定向水力压裂处理工作面顶板后,工作面端头矿压显现明显缓和,高阻力区占比明显降低,范围在5000～7000kN的支架阻力由36%降低为29%,卸压后支架所受载荷基本呈正态分布。由此可见,定向水力压裂技术是一种控制浅埋深强动压应力环境的有效手段。     

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。     

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。     

煤层坚硬顶板定向长孔水力压裂技术研究及应用

针对煤层顶板坚硬采空区大面积悬顶后突然垮落易引发强矿压动力灾害等问题，采用定向长钻孔分段水力压裂技术弱化煤层顶板，并在布尔台煤矿42108工作面进行现场应用，分别从压裂层位选择、压裂钻孔布置、定向钻孔施工、分段水力压力施工等方面论述了定向长钻孔水力压裂技术，现场结果表明，超前治理工作面中部坚硬顶板面积230.1万m²,压裂后顶板来压步距降低了20.83%～27.27%,动载系数较未压裂段降低了5.03%～10.32%,同时利用音频电透视方法对压裂效果检测，判识单个压裂段的弱化影响范围30 m左右，单个压裂钻场弱化影响范围为走向300 m,倾向230 m,实现了对整个工作面坚硬顶板区域性有效弱化治理。     

工作面初采放顶关键岩层分段水力压裂控制方法

坚硬悬顶会造成采掘空间的冲击地压、煤与瓦斯突出或巷道大变形等强地压现象。水力压裂技术可在坚硬悬顶形成水压裂缝,促使悬顶断裂来解决这些难题。淮北矿业股份有限公司孙疃煤矿1019工作面主采10煤层,矿井为高瓦斯矿井,当基本顶初次来压时,大面积顶板断裂,容易将采空区瓦斯突然挤出,造成工作面瓦斯超限,带来一定的风险。而高效水力压裂顶板技术,可在顶板岩层中预先产生大量的水压裂缝,降低砂岩层的完整性,从而减小工作面的初次垮落步距,保证工作面安全生产。     

18104材料巷水力压裂切顶卸压技术实践

为了使得坚硬顶板能及时垮落,不造成大面积悬顶,以18104材料巷为研究对象,采用水力压裂技术对顶煤进行弱化,产生大量的水压裂缝,促使顶煤在悬露状态下及时破断、垮落,从而达到弱化顶板,通过现场实践,与实施水力前进行对比,采掘交锋前后,巷道变形明显减小,工作面推过后,巷道无后续大变形。保证安全开采的效果,且可以很好提高顶煤的回收率。     

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。