浅埋深工作面端头悬顶定向水力压裂卸压技术应用

苏 波

(1.中煤科工开采研究院有限公司，北京 100013；2.天地科技股份有限公司 开采设计事业部，北京 100013)

神府矿区煤层多为浅埋深条件，顶板的特点往往为岩石强度高、节理裂隙不发育、厚度大、整体性强、且自承能力强[1]，煤层开采后难以及时垮落，易于形成悬顶，周期来压步距较大，工作面液压支架有强烈的高阻力显现，轻则造成支架安全阀开启频繁，重则支架被压坏，严重影响生产组织和人身安全。以往悬顶问题多数采用架间向采空区或工作面巷道向工作面打眼爆破的方式来弱化工作面浅部顶板，从而达到顶板及时垮落目的[2，3]，但用该方式处理工作面顶板存在以下问题：放炮前需要拉警戒线，撤离下风侧所有人员，影响正常生产组织；放炮后释放大量有毒有害气体且爆破对工作面设备产生较大冲击，安全隐患较大；炮眼深度较浅一般都小于10m，难以达到对深部顶板应力集中区进行有效卸压的目的。

定向水力压裂技术为该条件顶板弱化提供了有效手段。该方法最初运用到油气井增透方面，后来从波兰煤炭科学院冲击地压与岩石力学研究所引入到我国煤矿行业[4，5]，起初运用到我国煤矿井下低渗透性高瓦斯矿井增透方面，近些年我国诸多科研院校在水力压裂对顶板的作用机理及效果监测方面做了大量工作[6-11]，并将研究成果广泛的运用到煤矿井下切眼顶板弱化[12，13]、工作面巷道顶板高应力区卸压[14-17]和防冲治理[18，19]等方面，研究成果已在神华、中煤、华电、潞安、晋煤、陕煤化等诸多煤企得到广泛应用，取得良好的安全和和经济效益。……