杨亚超 张利军 刘宏煜

（晋能控股煤业集团赵庄二号井，山西 长治 047100）

顶板安全事故长期困扰着我国煤矿安全生产，严重影响工作面生产效率的提升[1-2]。由于工作面初采期间顶板不易垮落，对工作面初采安全影响重大，必须进行处理。结合赵庄二号井实际情况，计划采用高压水预裂技术弱化处理工作面顶板[3-4]。

1 工作面地质资料调查

赵庄二号井2309工作面开采3号煤层，煤层平均厚4.2 m，倾角平均为2°，埋深约500 m。煤层顶板结构较为复杂，由砂质泥岩、粉砂岩等组成。砂质泥岩厚10.56 m，强度中等；粉砂岩厚3.28 m，致密坚硬。工作面采用综采放顶煤开采，采高2.5 m，放煤高度1.7 m，采面长160 m，回采长约1500 m。工作面切眼尺寸为7.4 m×3.2 m，掘进面积23.68 m2。

2309工作面北部为矿界，东部和西部均为采空区，南部为采空区。工作面初采期间顶板三面处于固支状态，加之砂质泥岩和粉砂岩顶板完整性好且顶板厚度较大，工作面初采期间不放顶煤，以及切眼巷道顶板支护强度较高等因素共同作用，工作面初采期间顶板不易垮落，初次来压步距长，必须进行顶板弱化处理，减小来压步距。

2 压裂参数确定

2.1 压裂压力分析

地应力是确定压力参数的重要依据，赵庄二号井做过多次地应力测试，通过分析赵庄二号井以往地应力资料，可知2309工作面回采区域为中等应力区域，并且以水平应力为主。最大水平应力方向为北偏东26°，水平应力最大值为15.2 MPa，最小值为8.1 MPa，垂直应力为11.9 MPa。结合顶板岩性分析，初步确定赵庄二号井水力预裂顶板压力为25 MPa，试验过程中根据现场情况进行调节。……