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...     

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。     

厚层坚硬顶板定向水力压裂强制放顶技术研究*

针对厚层坚硬顶板工作面初采期间顶板大面积悬空,初次来压步距大,矿压显现强烈,易诱发冲击地压等动力灾害的问题,依据定向水力压裂技术原理,研发了定向水力压裂成套装备,制定了顶板定向压裂施工工艺;结合西部矿区厚层坚硬顶板条件,分析注水压力、压裂层位、钻孔间距等关键参数,开展了3104工作面初采期间定向水力压裂工程实践,并通过实测顶板垮落情况和分析支架阻力,检测了实施效果。结果表明,直接顶初次垮落步距约11 m,初次来压步距平均值为31.8 m,与未处理顶板相比,初次来压步距减少了62.6%,初次来压时,矿压显现较类似工作面大幅减弱,避免了厚层坚硬顶板的大面积悬空,保证了工作面安全回采。     

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。     

15205工作面水力压裂初次放顶技术研究

针对山西马堡煤矿15205工作面坚硬顶板存在难以垮落的问题,采用水力压裂技术对工作面顶板进行初次放顶。实际应用结果表明,水力压裂可有效弱化坚硬顶板,破坏其完整性,削弱顶板的强度和整体性,使顶板能够分层分次垮落,缩短初次来压和周期来压步距,减小或消除了坚硬顶板对工作面回采的危害。     

石灰岩顶板综采工作面水力压裂放顶技术实践

为了解决石灰岩顶板工作面来压步距大,进、回风隅角悬顶面积大,瓦斯易积聚的问题,通过在工作面切眼和两顺槽布置水力压裂钻孔,对工作面坚硬顶板进行高压致裂弱化顶板,并进行工业试验。结果表明:采用水力压裂治理顶板后,工作面老顶初次来压步距28.5周期来压步距13.8 m,进、回风隅角悬顶面积为4-8m2,坚硬顶板得到有效弱化。     

水力压裂在张家峁煤矿初次放顶中的应用

针对张家峁煤矿顶板坚硬、初次来压步距大、来压强度大的特点,设计实施了水力压裂弱化顶板方案。压裂效果表明:经过水力压裂后,有效的弱化了顶板,使坚硬顶板分次、分层及时逐步垮落,初次来压强度小,来压步距30 m,有效的保障了工作面设备以及人员安全。通过电子窥视仪观测表明,水力压裂可有效的促使岩层中的裂隙发育,起到了较好的压裂效果。     

西曲矿18402工作面水力压裂技术方案优化

为解决西曲矿8#煤工作面回采期间坚硬顶板难以垮落、初次来压步距大、顶板大面积垮落易引起飓风等问题,以该矿18402工作面为试验点,采用水力压裂顶板控制技术,通过工程类比等方法,优化了技术方案,经过现场实践,初次来压步距减小约10 m,保证了工作面安全高效回采.     

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。     

青龙寺煤矿5-20102工作面矿压显现规律研究

煤矿开采过程中的工作面顶板垮落是危害煤矿安全生产的重要因素之一,进行工作面矿压显现规律研究对煤矿安全生产具有重要意义。通过数值模拟方法进行煤矿工作面开采模拟,研究了有无初采水力压裂条件下青龙寺煤矿5-20102工作面在采动影响下覆岩变形垮落规律和液压支架变形与工作阻力变化规律。研究结果表明,无初采水力压裂条件下工作面初次来压步距约为24 m,周期来压步距为8～14 m,平均周期来压步距约11 m,液压支架最大竖向位移约为273.5 mm;与无初采水力压裂相比,有初采水力压裂条件下工作面初采来压步距减小约20%,其周期来压步距基本保持不变,而液压支架最大竖向位移减小17.4%～35.6%,且液压支架出现最大位移的时间节点要比无初采水力压裂下提前3～4 m。     

麻家梁矿采动双硬顶板工作面覆岩运移规律

以麻家梁煤矿14201双层坚硬顶板工作面为例,进行相似模拟实验和矿压观测,得到了上位坚硬顶板的初次来压步距为106 m,周期来压步距为50~60 m,下位坚硬顶板的初次来压步距为60 m,周期来压步距为20~25 m,发现双硬顶板破断失稳整体呈现"下位短悬臂梁与上位长砌体梁"结构,垮落方式分为下位坚硬顶板单层垮落和上、下位坚硬顶板的同步垮落2种;下位坚硬顶板垮落形成"小周期来压";上位坚硬顶板垮落给采场及巷道围岩造成较为剧烈的影响,形成"大周期来压"。     

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。     

坚硬顶板水力压裂弱化技术应用

为有效改善坚硬顶板工作面来压强度,本文以寺河二号井煤矿1309工作面地质条件为基础,采用现场试验与监测等方法,对坚硬顶板水力压裂技术进行了应用,设计了切眼及顺槽巷道水力压裂钻孔参数,并在现场进行了实践。根据水力压裂后巷道顶板窥视结果与矿压显现结果,采用水力压裂技术后顶板压裂效果较好,初次来压步距减小21%,周期来压步距减小17%,水力压裂技术能实现弱化顶板的效果。     

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。     

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。     

游仙山煤矿工作面端头悬顶水力压裂技术及应用

针对游仙山煤矿顶板较坚硬,工作面端头悬顶难以垮落的问题,提出采用水力压裂技术对坚硬悬顶进行预裂切顶,保证工作面上下隅角及时垮落。研究表明：该技术通过对工作面端头坚硬顶板进行定向分段水力压裂,使悬顶岩层内裂隙发育程度增加,在工作面采动应力的作用下能够及时垮落。井下试验及矿压分析结果表明,采用该水力压裂技术后,工作面端头悬顶面积均保持在5 m²以下;另外,工作面端头的矿压显现也明显缓和,端头支架的工作阻力最大降低了26.6%,周期来压步距平均降低了28.4%,取得了良好的应用效果。     

定向水力压裂技术在晋城矿区坚硬顶板中的应用

针对晋城矿区15#煤顶板致密坚硬、强度高,不能随工作面回采及时垮落的问题,以15#煤坚硬K2石灰岩顶板为研究对象,运用定向水力压裂技术致裂顶板,通过理论分析、数值模拟与现场实践,结果表明:水力压裂裂纹扩展方向趋向于垂直最小主应力方向;定向水力压裂后,工作面顶板初次垮落步距与周期来压步距有所减小,且来压强度低,与爆破法相比,有明显改善;工作面巷道两帮移近量与顶底板移近量控制在安全使用范围之内,与爆破法相比,变形量有较大幅度减小;工作面上隅角顶板悬顶面积大大减小,解决了瓦斯积聚带来的安全隐患。     

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。     

孤岛工作面水力压裂初次放顶技术研究

针对高瓦斯矿井坚硬顶板条件下工作面初采面临的悬顶面积大、难以垮落及易积聚瓦斯等问题,以杜儿坪煤矿68307工作面为工程背景,提出了采用水力压裂卸压技术方案,对顶板进行人为预裂卸压管理。现场实践表明,水力压裂卸压可以改变顶板岩层结构,降低顶板岩层的极限荷载;相较于相邻68306工作面采取强制放顶措施后的初采垮落步距,采用水力压裂卸压可使顶板初次垮落步距缩短12 m,实现了初采期间的安全生产,取得了预期效果。     

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。