水力预裂在顶板控制与瓦斯治理方面的融合应用

王国飞

(山西焦煤汾西矿业集团 双柳煤矿， 山西 柳林 033300)

双柳煤矿回采工作面采用全部垮落法管理顶板，由于顶板岩石强度高、节理裂隙不发育、岩层单层厚度大、整体性强、自承能力好，煤层开采后上隅角顶板不能及时跨落。同时，该矿为煤与瓦斯突出矿井，上隅角大面积悬顶极易为采空区瓦斯积聚创造有利条件。因此，对矿井瓦斯治理和通风管理提出更高要求，也为矿井安全生产带来挑战。在以往的生产中，该矿采用施工密集切顶眼配合全部垮落法管理顶板，对顶板管理较被动，施工密集切顶眼劳动强度大，不能形成长久持续的有效管理机制。为此，引进水力预裂超前切顶卸压技术，使顶板关键岩层产生裂隙，解决工作面上隅角悬顶问题，并将预裂后的钻孔接入瓦斯抽采系统进行抽采，对上隅角瓦斯进行治理。

1 水力预裂技术应用原理

1) 顶板灾害治理。

超前施工水力预裂钻孔，在工作面形成采空区前对上隅角顶板提前进行人为破坏，随着煤炭的采出，上隅角顶板岩层随工作面的推进及时跨落，从而破坏采空区顶板的整体完整性，加速顶板的跨落[1-2].

2) 上隅角瓦斯治理。

采空区和上隅角顶板的及时跨落，使上隅角得到充分填充，破坏了上隅角瓦斯积聚的条件；同时,上隅角顶板跨落后，上覆岩层在竖向形成“三带”，即冒落带、裂隙带和弯曲变形带，裂隙充分发育，采空区及上覆岩层中的瓦斯逐渐上移，促使采空区瓦斯浓度降低；对预裂钻孔的二次利用接入抽放系统后，促使采空区上覆区域形成负压区，加快了采空区及上隅角瓦斯上移速度，持续的瓦斯抽放，降低了采空区及上隅角瓦斯量，上隅角瓦斯治理达到双重效果。……