毛明亮

（华晋焦煤有限责任公司 沙曲矿，山西 柳林033300）

坚硬顶板采场与普通采场其主要区别是矿山压力显现程度不同，开采实践和理论研究表明，坚硬顶板采场矿压显现更为剧烈〔1〕。坚硬顶板工作面顶板岩性致密、强度高，若不对其进行弱化处理会在采空区上方形成大面积的悬顶，这些顶板岩层会因弯曲、变形积聚大量的弹性能，当突然垮落时弹性能会瞬间释放，给工作面、采区甚至整个矿井带来严重的破坏，此外，坚硬顶板还是诱导冲击地压的重要因素。文献显示，我国有35%左右的煤层属于坚硬顶板煤层，覆盖在50%以上的矿区，故如何控制坚硬顶板一直是煤炭开采界的重要研究课题〔2〕。目前我国处理坚硬顶板的方法有煤柱支撑法、强制放顶法和顶板弱化法，其中支撑法存在煤炭损失率高，强制放顶法存在工程量大、安全隐患多等弊端〔3－4〕；顶板弱化法包括爆破弱化和注水弱化两种，前者工序复杂，施工难度大，且难以适应高瓦斯矿井，后者施工简单，成本低，对开采影响较小，推广应用前景较好。

1 水力致裂弱化顶板原理

理论分析认为，水对岩石的作用主要表现在水压和水化学损伤两个方面，其中水压可以减少岩体内部摩擦阻力，促进其内部节理裂隙的发育，同时还造成岩体产生渗透变形；后者是指水可以对岩体裂纹面的内聚力和内摩擦角进行影响，造成岩体裂纹面抗剪强度较低〔2〕。从损伤力学角度对注水弱化顶板进行分析，首先注入顶板的高压水产生裂隙，原生裂隙在水力作用下不断扩大，这样造成岩体内矿物颗粒的黏结性大大降低，最终导致顶板岩层强度的降低。……