宁东矿区坚硬煤岩体顶板水力压裂卸压技术研究

吕兆海，黄海鹏，杨皓博，魏启明，苑振山，辛广伟，岳晓军

(1.国家能源集团 宁夏煤业有限责任公司，宁夏 银川 750001；2.陕西彬长煤矿小庄矿业有限公司，陕西 彬洲 713500)

0 引言

坚硬煤岩体顶板导致采空区悬顶面积增加、采后不垮，致使工作面开采后四周产生较高的支承压力[1]。针对坚硬煤岩体顶板开采通常采用深孔爆破技术和煤层水力致裂技术进行预先弱化处理[2-3]；水力压裂技术是指在钻孔压裂段采用切槽钻头预制裂缝，从而控制水力压裂裂纹扩展方向，按照设定方向对岩石拉裂—切断[4]。国内外学者对坚硬煤岩体顶板进行了大量研究，何满潮等[5]通过聚能爆破对顶板进行切缝，改变岩体间的应力传递路径，进而改变岩层结构形态、矿压分布区域。张书军等[6]通过理论分析、现场试验等手段明确了爆破切顶卸压技术对控制沿空掘巷围岩变形中的积极作用，并研究了爆破、装药等相关工艺和参数。黄炳香等[7]提出定向水力割缝致裂方法，实现围岩弱化、应力转移、诱导矿压破煤等功能。邓广哲等[8-9]将坚硬煤层水力致裂技术和煤矿放顶煤开采结合，在兖州矿业集团、陕西焦坪矿区等矿区开展工业试验。水力压裂技术不仅能破坏顶板围岩的完整性，降低顶板围岩整体强度，同时也能改变工作面顶板围岩的应力状态和裂隙带分布。本文主要对宁东矿区梅花井煤矿坚硬顶板水压致裂技术进行研究，通过水压预裂设计、数据采集分析、致裂效果分析，提出了水压致裂泄压预先弱化处理坚硬煤层顶板，以改变其整体受力结构特性，对类似工作面具有借鉴意义。……