神东矿区旺采工作面顶板岩层水力压裂控制技术研究

针对神东矿区旺采工作面开采与顶板岩层特征以及采空区全部垮落法顶板管理的要求,通过支巷或联巷向拟回采煤柱上覆顶板岩层实施水力压裂,预先弱化顶板岩层,降低其整体性和稳定性。榆家梁52煤旺采工作面顶板岩层水力压裂试验表明,工作面回采中,采空区顶板能够及时、安全垮落,满足全部垮落法管理顶板的要求;支巷锚杆、锚索的受力及线性支架工作阻力监测结果显示,工作面回采过程中,矿压显现程度较低,为工作面安全、正常生产创造了良好的应力环境。     

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。     

高压水预裂强制放顶技术在神东矿区应用

针对神东矿区坚硬难垮顶板爆破强制放顶作业中存在的安全问题,引入了高压水预裂强制放顶技术。通过在神东矿区6个矿井10个采煤工作面的初采放顶工业应用,表明高压水预裂可增加和扩展顶板原生裂隙,弱化坚硬难垮顶板,消除初采期间采空区大面积悬顶;工作面矿压显现"温和",基本顶初次垮落步距缩短,不影响正常推采;较爆破强制放顶安全、经济、环保,每个工作面可节约费用约2~5万元。     

水力压裂技术在综采工作面初次放顶中的应用

针对寸草塔煤矿22104综采工作面顶板岩层的特点,结合工作面实际情况,从工作面水力压裂钻孔布置设计、与强放效果对比、预裂效果分析等几个方面进行了分析。完成了对顶板岩层的弱化,实现了初采期间直接顶能顺利垮落,减小了工作面老顶初次来压步距,达到了降低初采期间工作面来压强度的目的,为今后综采工作面顺利实施水力压裂初次放顶技术提供了宝贵的经验数据。     

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。     

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。     

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。     

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。     

水力压裂技术在锦界煤矿初次放顶中的应用

针对神东矿区顶板岩层强度不高、厚度较大、稳定性和整体性较好的特点,开展了水力压裂技术在神东矿区初次放顶中的应用研究。根据神东矿区顶板岩层特点和初次放顶存在的问题,选取神东锦界煤矿31405工作面为水力压裂初次放顶试验点,采用岩层结构调研、井下试验及监测相结合的方法,研究了压裂对顶板岩层的弱化及初次垮落的作用。监测结果表明,压裂过程中水压最大为22MPa,最小为8MPa,流量为80L/min。工作面推进约10m后顶板开始分层分次垮落,推进至40m基本顶垮落。工作面初次垮落过程未形成冲击,未对工作面产生影响,实现了工作面初采安全,水力压裂控顶达到了预期效果。     

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。     

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。     

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。     

定向水力压裂在煤矿坚硬顶板弱化中的应用

以古书院煤矿153303工作面坚硬顶板为工程背景,分析了坚硬顶板的地质力学参数,并以此为依据,进行了定向水力压裂设计,通过监测工作面推进过程中顶板来压步距和液压支架工作阻力评价压裂效果,且与深孔爆破预裂技术进行了对比。研究表明:采用定向水力压裂技术弱化坚硬顶板岩层,顶板及时垮落,来压时支架工作阻力小,控顶效果好;与爆破控顶法相比,定向水力压裂更能削弱坚硬顶板岩层的完整性和强度,来压步距和工作面支架工作阻力更小,控顶效果更好,还具有安全性高、成本低、施工速度快和适应性强等优点,有较好的推广价值。     

水力压裂技术在综采工作面初放顶板控制中的应用

结合大柳塔煤矿12316综采工作面初采期间使用水力压裂控制顶板的技术研究和应用实践,通过井下试验、现场写实、实践验证相结合的方法,研究了水力压裂对顶板岩层的弱化及初次垮落的作用。结果表明,采用水力压裂控制采空区顶板期间,工作面老顶初次来压步距为36 m,要比强制放顶缩短5 m。更重要的是,采空区顶板初次垮落期间未形成冲击,未对工作面产生影响,实现了工作面初采安全,达到了预期的控顶效果,为今后在大柳塔煤矿其他综采工作面的推广应用提供了实践基础。     

综采工作面水力压裂初次放顶技术研究

针对柠条塔煤综采工作面顶板稳定难以垮落,工作面大面积悬顶带来的安全隐患问题,在综采工作面开切眼实施水力压裂初次放顶技术,通过监测水力裂缝扩展、水压变化及顶板垮落效果,分析水力压裂技术在初采期间的控顶效果。结果表明:针对厚而稳定的砂岩顶板,在开切眼处沿工作面推进方向实施水力压裂钻孔,可有效弱化顶板岩层,有利于综采工作面初采期间顶板岩层顺利、安全垮落。根据柠条塔煤矿顶板岩层条件,确定了合理的压裂参数,包括钻孔间距、长度、倾角以及压裂所需压裂,可保证工作面顶板在初采期间分层、分次逐步垮落,未形成强烈冲击,确保了工作面安全初采。     

定向组合水力压裂卸压技术在宋新庄煤矿的应用

针对宋新庄煤矿110301工作面坚硬顶板难垮落、周期来压显现剧烈的现象，通过对水力压裂裂缝扩展、贯通机理分析，结合工作面特征与岩层特性优化了钻孔布置方式，提出定向组合分段水力压裂技术研究。现场效果表明，110301工作面实施定向组合分段压裂技术后，预裂区支架来压时工作载荷由38～45 MPa降低为25～35 MPa，应力呈现碎片化，缓解了应力集中现象。周期来压步距由20～30 m缩减到10～15 m，来压步距普遍减小，矿压显现得到缓解。支架动载系数由1.5～1.7降低到1.2～1.3，压架危险性降低。证实了针对来压剧烈顶板采用定向组合分段压裂方式可明显提高压裂效果，使顶板得到及时垮落，进而支承起高位岩层。该研究在现场取得良好的应用效果，为宋新庄煤矿后续工作面开采提供了宝贵的生产经验。     

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。     

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。     

综采工作面坚硬顶板弱化技术研究

为避免坚硬顶板综采工作面回采期间采空区覆岩大面积垮落带来的安全问题,以1501综采工作面回采为工程背景,在对5号煤层顶板岩层进行分析基础上,结合矿井生产实际,提出采用深孔预裂爆破技术方法对顶板坚硬中粒砂岩进行弱化处理,并详细对顶板弱化技术选择、弱化技术方案以及现场应用效果进行分析与研究.现场应用后,工作面开采时顶板初次...     

水力压裂控制综放工作面初次垮顶试验研究

为了解决综放工作面基本顶初次垮落步距较大的问题,理论分析了综放工作面基本顶初次垮顶步距影响因素,并在漳村煤矿2306工作面采用水力压裂技术进行初采预裂现场试验,通过监测煤体钻孔应力、超前支撑段巷道变形、工作面支架活柱压力及工作阻力及对比分析压裂前后钻孔围岩结构,得出以下结论:压裂后,顶板围岩破碎度及裂隙发育明显扩大,压裂破坏了顶板围岩的完整性,有效弱化了顶板岩层;钻孔应力计监测得出,水压预裂效果良好,能够有效减小工作面超前支承应力;表面围岩监测发现巷道变形量很小,两帮及顶底板移近量无变化;支架活柱压力及支架工作阻力连续监测得出压裂后工作面基本顶初次垮落步距为15.6 m,比类似条件工作面爆破预裂效果提前6 m。水力压裂控制综放工作面初次垮顶技术具有工程量小,安全性高,施工速度快,控顶效果好等特点,能有效解决坚硬顶板综放工作面基本顶初次垮落步距较大、支架压力大的问题。