厚基岩浅埋藏工作面水力压裂初次放顶应用研究

史洪恺，解振华，李小龙

(国能神东煤炭集团乌兰木伦煤矿，内蒙古 鄂尔多斯 017205)

0 引言

目前，我国神东矿区许多矿井工作面开采面临着厚基岩浅埋藏的地质特点，这种地质条件下工作面回采易出现工作面初采期间顶板大面积悬顶，对工作面回采形成安全隐患[1-4]。而对于浅埋薄基岩的矿山压力分布规律研究较多，对于厚基岩浅埋藏工作面矿压研究有待进一步深入[5-7]。针对工作面大面积悬顶问题，一般采用放炮强制放顶、水力软化或者水压预裂的技术手段消除隐患[9-12]。

乌兰木伦煤矿31411工作面覆盖层厚度为148.8 m，基岩厚度为91 m，符合埋藏浅、基岩厚度大等近浅埋煤层的特征，存在矿压显现明显，采空区悬顶面积大未能及时垮落等问题[13]。遇工作面初次来压、周期来压时，顶板压力大。

由于受地质赋存条件、顶板岩性坚硬等因素的的影响[14]，31411工作面可能会出现顶板不垮落或垮落不完全，三角区出现大面积的悬顶，初次来压时顶板突然垮落形成飓风伤人，造成人员伤害。

为消除大面积悬顶造成的风险，对31411工作面进行了水压预裂初次放顶，达到了消除生产安全隐患的目的，实现了安全高效生产。

1 工程概况

31411工作面范围内第四系松散层厚度为4.5～61 m，松散含水层厚度0～50 m，松散层、松散含水层沿掘进方向逐渐变厚；上覆基岩厚度为83～184 m，总体趋势沿掘进方向逐渐变薄。31411工作面顶板岩层结构实测值见表1。

表1 31411工作面顶板岩层结构

巷道在3-1煤层中沿煤层底板掘进，上部留有0.1～0.8 m厚度不等的顶煤，煤层直接顶为粉砂岩，普氏系数为2.46，软化系数为0.275，老顶为砂质泥岩，普氏系数2.82，软化系数0.57。……