冯 烜

(山西省地质矿产研究院， 山西 太原 030001)

在煤炭开采过程中，坚硬顶板指直接位于煤层上方或者位于厚度较薄的直接顶上方厚度较大且坚硬的顶板岩层，该岩层强度高、致密、完整性强，在工作面回采过程中不易及时垮落，会形成较大的悬顶面积，当悬顶长度达到强度极限断裂、垮落时常会形成飓风，对工作面形成较大的冲击，严重威胁到工作面人员设备安全[1-3]. 目前针对坚硬顶板更多地采用预裂爆破、水压预裂的方法进行弱化处理。预裂爆破虽然弱化效果较好，但是施工效率低，存在的安全隐患大；水压预裂虽然缓解了预裂爆破带来的一些不利影响，但是由于其压裂钻孔方向固定，为了保证弱化效果，需要施工工程量较大。基于此，在水压预裂基础上提出了定向水力压裂技术进行顶板弱化处理[4-5].

1 工程概况

某矿主要开采3-1煤，其中31305综采工作面位于3-1煤3盘区，煤层厚度3.5～3.9 m，平均3.8 m. 工作面直接顶为中粒砂岩、粉砂岩和砂质泥岩互层，块状层理，泥质胶结，厚度12.5～20.2 m，平均15.4 m；基本顶为一层厚度较大的细粒砂岩，水平层理，钙质胶结，厚度1.6～45.8 m，平均20.8 m；直接底为砂质泥岩，水平层理，厚度3.5～10.5 m，平均5.3 m. 由于基本顶坚硬且厚度较大，回采过程中难以及时垮落，现场表现为周期来压步距大，来压强烈，对工作面安全生产造成了极大的影响。

2 定向水力压裂技术原理

定向水力压裂技术是针对坚硬岩层沿着固定方向提前进行裂缝预设，该裂缝不局限于直线，在压裂岩层可……