大空间坚硬顶板地面压裂技术与应用
2021-04-11夏彬伟匡铁军
煤炭学报 2021年3期
于 斌,高 瑞,夏彬伟,匡铁军
(1.重庆大学 煤矿灾害动力学与控制国家重点实验室,重庆 400044; 2.太原理工大学 矿业工程学院,山西 太原 030024; 3.晋能控股集团,山西 大同 037000)
岩层控制是煤矿安全高效开采的核心。坚硬顶板强度高、破断步距大、影响范围广、矿压作用强烈、力学行为复杂、是煤矿顶板控制的一大难题[1-4];且煤层开采厚度越大,坚硬覆岩运移破断越复杂,采场矿压显现越强烈,增加了岩层控制的难度。尤其煤层开采逐渐进入深部以后,由于深部岩体典型的“三高”赋存环境,加之特厚煤层开采的“高强度”和“强时效”特性,造成覆岩大空间范围内的岩层破断力学行为异常复杂,工程灾害频发,难以预测和有效控制[1],因此对大空间坚硬顶板的控制提出了更高的要求。
针对特厚煤层放顶煤开采的采动力学行为,谢和平等[5]揭示了围岩采动力学特征及采动应力环境;围绕坚硬顶板矿压控制,国内外主要形成了以加强支护、卸压开采、预裂弱化为主的技术手段。加强支护方面,国内外学者结合坚硬顶板赋存及其破断的采场应力分布特征,提出了相应的加强支护技术方案,取得了一定的效果[6-7]。卸压开采方面,解放层开采技术卸压效果较为明显,在冲击地压、高瓦斯突出矿井中应用较为广泛[8-9]。围绕坚硬顶板预裂弱化方面,代表性的有水力压裂、钻孔爆破等技术,目前在井下广泛应用[10-13]。上述技术手段在一定程度上提高了坚硬顶板工作面的安全生产效率,但目前围绕加强支护、卸压开采、预裂弱化方面的控制技术仍存在些许不足。……
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