周晋碧,张红军

(晋城煤业集团,山西 晋城 048000)

对回采工作面初采期间采空区悬顶的处理方法,以往煤矿基本是采用切眼顶板退锚(索)与中深孔爆破强制放顶的方法,操作安全性较差,放顶效果也难以控制。水力压裂技术自提出以来,已在石油、天然气及地面瓦斯抽采等领域广泛利用,在煤矿坚硬顶板预裂控制方面也取得了积极进展[1]。在回采工作面超前压力区前方,通过高压水力压裂破坏坚硬顶板完整性,软化降低顶板固有强度,使采空区顶板随采随落,缩短工作面周期来压步距,降低周期来压强度,在很大程度上削弱了周期来压对工作面支架的冲击,煤壁片帮垮落现象也得到很好控制[2]。

1 工程技术概况

晋煤集团赵庄二号井井田面积13.426 km2,设计生产能力120万t,批准开采3#煤层,煤层平均厚度4.26 m。矿井采用综采放顶煤、全部垮落法回采工艺。回采工作面顺槽及切眼均沿3#煤层顶板布置。工作面直接顶为0.9 m的泥岩,强度为36.97 MPa,

薄层状,均匀层理;1.8 m的粉砂岩,强度79.29 MPa。基本顶以粉-细砂岩和细砂岩为主,平均强度在100 MPa左右。顶板岩层中普遍存在较多的夹层和裂隙,局部存在不同岩性的混层情况。巷道顶底板岩层赋存特征如图1所示。

图1 巷道顶底板岩层综合柱状图Fig.1 Stratum histogram of roof and floor

2305综放工作面初采期间顶板坚硬不易垮落,尽管也采用了退锚和中深孔爆破放顶措施,但顶板冒落的矸石难以充填满采空区,导致初采期间采空区后方悬顶面积很大,瓦斯积聚,造成初次来压步距长、强度大、通风瓦斯难以管控,曾出现过基本顶大面积垮落,进风顺槽风流逆转现象,给安全生产造成重大隐患。……