凤凰山煤矿坚硬顶板定向水力压裂技术应用研究.pdf

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1、第23卷第11期中国矿业VoL23，NO．¨2014年l1月CHINAMININGMAGAZINENOV．2014凤凰山煤矿坚硬顶板定向水力压裂技术应用研究孙志勇，冯彦军，郭相平(天地科技股份有限公司开采设计事业部，北京100013)摘要：针对超前深孔预裂爆破弱化方式处理煤矿坚硬难垮顶板存在的问题，采用定向水力压裂技术在风凰山煤矿XV4306和XV5302两个工作面进行井下试验。根据现场围岩地质力学特征，确定工作面两次压裂方案；通过现场施工，优化施工工艺；工作面回采后通过监测支架受力，得出预压裂工作面顶板初次来压步距

2、在26～27m之间，水力压裂控制顶板效果良好，为该技术的推广应用提供了依据。关键词：煤矿；坚硬顶板；定向水力压裂；井下应用中图分类号：TD41文献标识码：A文章编号：1004—4051(2014)ll一01O8一O3ApplictionofhardandstableroofcontrolbymeansofdirectionalhydraulicfracturinginFenghuangshancoalmineSUNZhi—yong，FENGYanJun，GUOXiangping(CoalMiningandDesign

3、Department，TiandiScienceandTechnologyCo．，Ltd．，Beijing100013，China)Abstract：AccordingtOtheexistingproblemsofthehardandstableroofcontrolincoalminebymeansofdeepholeadvancepre—splitblasting，thedirectionalhydraulicfracturingwasproposed．Thefieldtestswereappliedinwork

4、ingfaceXV43O6andXV5302ofFengHuangShancoalmine．Basedonthesurroundingrockgeomechanicalfeaturesofthesite，thedirectionalhydraulicfracturingprogramwasdetermined．Andtheprocesswasoptimizedduringthefieldtest．Thefieldtestresultsshowedthatthefirstweightdistancewas26～27ma

5、fterdirectiona1hydraulicfracturing．Thedirectionalhydraulicfracturingwordswel1，anditprovidedthebasisfortheapplicationofthetechnology．Keywords：coa1mine；stableroof；directionalhydraulicfracturing；crackpropagation；fieldtest在煤矿开采中，坚硬难垮顶板是指赋存在煤层抗压强度在100M~140MPa之间，属于典型

6、的强度上方或厚度较薄的直接顶上面厚而坚硬的砂岩、砾高、整体性强、自稳能力强的坚硬顶板。此类顶板在岩或石灰岩等岩层[1]。传统的处理坚硬顶板方法开采过程中，初次来压和周期来压步距较大，矿压显主要采用超前深孔预裂爆破弱化方式，预裂爆破导现十分明显。若采用超前深孑L预裂爆破弱化方式处致的震动会对地面建筑及周围环境产生一定的影理工作面的难垮顶板时，会导致局部CO积聚，安全响。同时爆破需用大量火药，每孔用量达几十千克，管理难度加大，不利于安全生产。危险性高，需在所有回风系统设置警戒，爆破产生的针对上述问题，运用定向水力压裂技术

7、在凤有害气体、火焰等将会带来一系列危害。凰山煤矿l6进行井下试验，为该技术的推广应用提凤凰山煤矿15煤层直接顶为K。石灰岩，平均供依据。厚度10m。现场采用WQCZ一56型围岩强度测试装1现场试验置对该岩层进行原位强度测试得知，K。灰岩的单轴1．1施工方案根据工作面顶板围岩强度、围岩性质与结构和地应力场特征，以及在晋煤集团王台铺煤矿的实践收稿日期：2014—05—20经验，确定试验方案，分别在XV4306和XV5302两基金项目：国家高技术研究发展计划(863计划)项目“高地压围岩个工作面进行定向水力压裂技术应用研究

8、，工作面控制技术与装备研发”资助(编号：2008AA062102)长度中一中180m。作者简介：孙志勇(1985)，男，山东潍坊人，硕士，主要从事巷道支护技术研究及推广应用工作。Email：jaycke一520@163．corn。切眼初次水力压裂钻孔布置如图1(a)所示。第11期孙志勇，等：凤凰山煤矿坚硬顶板定向水力压裂技术应用研究1O9钻孑L