苏 鹏

(晋能控股集团 同发东周窑煤业有限公司，山西 大同 037100)

1 工程概况

晋能控股煤业集团同发东周窑煤业有限公司位于山西省大同市左云县玉奎堡村，目前主采的C5号煤层地面标高1 315～1 370 m，工作面标高910～990 m，煤层厚度为7.81～17.1 m，平均厚度10.92 m，含3～8层夹矸，煤层倾角为1～8°，平均倾角为4°。顶底板岩性如表1所示。

表1 煤层顶底板岩性

由于C5号煤层厚度较大，设计采用放顶煤工艺进行回采。经过现场试验，发现顶煤冒放性较差，因此提出采用架间定向水力压裂的方法，对难放顶煤进行预裂，以提高顶煤冒放性[1-5]。以东周窑煤业C5号煤层正在回采的8207工作面为工程背景，设计技术方案并进行工业性试验。

2 难放顶煤架间水力压裂方案设计

2.1 水力压裂孔参数的确定

根据现场钻孔资料可知，工作面上覆顶煤在0～4.5 m范围内裂隙较为发育，而4.5 m以上区域裂隙较少，顶煤较为完整，因此计划采用水力压裂的方法对4.5 m以上顶煤进行压裂。根据东周窑煤业C5煤层赋存特点及工程力学性质，确定水力压裂范围为1 m，设计对一个水力压裂孔分别在6.5 m位置和7.5 m位置进行两次水力压力，综合考虑现场施工的便捷性，水力压裂钻孔与水平方向的夹角设计为70°。

水力压裂孔布置间距主要取决于水力压裂的扩展半径，由于回风巷机械设备较少，因此选择在8207回风巷进行现场水力压裂试验，用于确定合理的水力压裂钻孔间距。如图1所示，在8207回风巷布置6个钻孔，其中1号、2号、4号、5号钻孔为观测孔，用于观测水力压裂情况，深度为6.4 m；……