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。     

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。     

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。     

特厚石灰岩坚硬难垮落顶板定向水力压裂试验

针对寺河煤矿二号井特厚石灰岩坚硬难垮落顶板影响工作面生产的问题,结合围岩强度测试结果设计合理的水力压裂方案,进行坚硬顶板水力压裂试验。现场实践证明:老顶初次来压步距32 m,周期来压步距平均13 m;顺槽在回采期间变形值不大;说明水力压裂技术在解决工作面坚硬顶板垮落的同时也削弱了煤体侧向支承压力朝向顺槽方向的传递,减小了巷道底鼓的发生的概率,水力压裂取得了良好的生产效益。     

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.     

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。     

深孔预裂爆破与水力压裂技术的工业性对比试验

为解决坚硬难垮顶板的技术难题,采用深孔预裂爆破与水力压裂技术分别进行工作面初次放顶的工业性对比试验。试验结果表明:深孔预裂爆破技术通过强制放顶的爆落煤岩块基本可以充满支架后的采空区,有效减弱顶板初次来压时的动载冲击作用,避免飓风的形成,但安全性较差,易产生大量有毒有害气体;定向水力压裂技术通过优化施工设计可有效弱化工作面顶板岩层,破坏顶板完整性,使得顶板能够在工作面推进过程中分层分次及时垮落,有效减弱顶板来压对工作面支架的冲击。     

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。     

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。     

215102工作面坚硬顶板水力压裂技术研究

针对岳南煤业15^#煤层顶板岩层不易垮落的问题,提出采用水力压裂的方法解决,在回采巷道垂直走向布置两类水力压裂孔。通过现场试验,水力压裂后工作面初次来压、周期来压步距及来压峰值均有所降低,顶板岩层可以及时垮落。     

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。     

水力压裂技术在煤矿坚硬难垮顶板中的应用

基于煤矿坚硬难垮顶板现状及存在的问题,介绍了水力压裂技术及在井下的工业试验情况,该技术通过跨式膨胀性封孔器对压裂段进行封闭,利用高压水将封闭段进行压裂,将顶板不同位置岩体进行压裂,生成多条裂纹,最终形成裂纹网络,从而达到弱化顶板的目的。实验结果表明:随着工作面的推进,顶板依次分层、分次垮落,减弱老顶初次来压强度,保证工作面安全。水力压裂技术是一种安全、高效、绿色的控制坚硬难垮顶板的技术,有广阔的发展前景,将在煤炭行业得到广泛的应用。     

基于水力压裂法的补连塔矿初次放顶技术分析

针对神东补连塔煤矿顶板岩层厚度较大,强度不高,整体性好的基本特征,选取补连塔煤矿22309工作面作为水力压裂试验点,研究水力压裂对顶板岩层的弱化及初次放顶垮落的作用。基于空心包体应变测量技术,实时监测水力压裂工作面上方顶板内部应力状态,分析得到水力压裂工作面顶板压力的变化规律。现场监测表明,水力压裂法降低了顶板来压强度,也减弱了工作面超前支承压力的影响,水力压裂能使顶板及时垮落,其分层分次的特点减小了对采煤工作面的冲击,保证工作面安全回采,是一种有效而可行的采煤工作面初次放顶技术。     

水力压裂技术在哈拉沟煤矿初次放顶中的应用

针对哈拉沟煤矿深孔爆破初次放顶中存在的问题,结合22409-3综采工作面顶板赋存条件,设计采用水力压裂技术进行22409-3初次放顶。实践表明,22409-3综采工作面实施水力压裂初次放顶后,顶板分层逐渐垮落,初次来压步距和来压强度明显降低,实现了工作面安全初采。     

坚硬顶板首采工作面初采阶段水力压裂综合治理技术研究

针对坚硬顶板条件下首采工作面初采期间顶板难以垮落问题，以巴拉素煤矿2102工作面为研究背景，采用理论分析及现场试验等方法，建立了工作面初次垮落力学结构模型，提出了“定向长钻孔+常规短钻孔”水力压裂综合弱化治理技术，揭示了基于“长钻+短钻”水力压裂技术的顶板弱化机理，综合评价了压裂后顶板弱化效果。研究表明：未进行压裂治理时，力学模型得到初次垮落步距为77 m,工作面合理水力压裂范围为垂直方向12.26～23.43 m,水平方向0～30.8 m。压裂施工过程中长钻孔最高压力达到26 MPa以上，短钻孔压裂最高压力达到52 MPa以上，均出现明显压降，降幅最大达到26 MPa。治理后工作面呈现“频繁小来压”矿压显现特征，水力压裂治理效果显著。通过“定向长钻孔+常规短钻孔”水力压裂综合弱化治理技术，保障了2102工作面初采期间安全回采，为类似条件工作面初采阶段强矿压灾害治理提供了可借鉴治理方法。     

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。     

回采工作面坚硬顶板初次垮落冲击风暴的防治

72204工作面顶板坚硬,存在基本顶初次垮落冲击伤害的危险。通过对工作面的支架阻力观测、顶板动态监测、微震系统监测,预测了工作面初次来压,并实施了顶板预裂爆破,降低了顶板来压强度,消除了工作面坚硬顶板初次垮落产生冲击风暴伤害的隐患。     

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。