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主办单位:煤炭科学研究总院有限公司、中国煤炭学会学术期刊工作委员会
深部强压工作面水力压裂卸压防控效果研究
  • 作者

    徐宁边乐方树林王东杰陈立伟

  • 单位

    山西潞安化工集团余吾煤业公司河南理工大学安全科学与工程学院天地科技股份有限公司

  • 摘要
    潞安化工集团余吾煤业S5207回风巷掘进过程中,部分巷道出现底鼓、顶角帮鼓和顶板下沉等问题,同时存在断锚杆锚索和响煤炮等动力显现情况。经测量得知,该工作面存在方向为N21.5°E的最大水平主应力为9.15 MPa,最小水平主应力为4.97 MPa,垂直方向上的主应力为10.9 MPa。为解决这一问题,针对S5207深部强压工作面,采用水力压裂技术工艺来弱化坚硬难垮顶板。经过对压裂段和非压裂段的检测点进行位移、应力和荷载检测,结果显示,在压裂段中,顶底板的移近率和两帮的收缩率相比非压裂段分别降低了43.8%和37.9%。压裂段滞后工作面的应力值稳定在平均13.05 MPa,而非压裂段工作面的应力持续增长,最终平均值达到18.6 MPa。在超前工作面的位置,压裂段工作面出现了超前支承应力峰值,平均值为13.0 MPa,增幅为2.1 MPa,超前支承应力集中系数约为1.2。综上所述,水力压裂技术能够明显减轻相邻工作面回采动压,降低巷道受力和围岩变形,有效弱化坚硬顶板,提高巷道整体安全性,并保证动压巷道留巷成功率。该技术的应用,不仅解决了余吾煤业动压巷道的技术难题,还取得了一定的技术、经济和社会效益,并为类似条件下的巷道卸压提供了宝贵的经验。
  • 关键词

    深部强压工作面回风巷水力压裂坚硬难垮顶板

  • 基金项目(Foundation)
    国家自然科学基金资助项目(52074104);河南省科技攻关项目(222102320142);
  • 文章目录
    1 地质条件
    1.1 煤层情况
    1.2 地应力
    1.3 围岩强度
    1.4 S5207回风巷支护参数
    1.5 S5207回风巷矿压显现情况
    2 水力压裂技术
    2.1 水力压裂技术原理
    2.2 实验设备
    2.3 顶板水力压裂钻孔布置
    2.4 钻孔压裂方式
    2.5 施工工艺及注意事项
    3 水力压裂效果监测
    3.1 巷道表面位移监测
    3.2 煤柱应力监测
    3.3 工作面超前应力监测
    4 监测结果及分析
    4.1 巷道表面位移
    4.2 压裂前后保护煤柱应力变化
    4.3 压裂段工作面煤体超前支承应力变化
    5 结论
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