水力致裂技术在处理坚硬顶板中的试验研究.pdf

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1、江西煤炭科技2015年第l期JIANGXICOA1SCIENCE＆．TECHNOIOGYN0．12015水力致裂技术在处理坚硬顶板中的试验研究毛明亮(华晋焦煤有限责任公司沙曲矿，山西柳林033300)摘要：坚硬顶板工作丽若顶板不能及时垮落，会在采空区上方形成大面积悬顶，对人员、巷道和设备会形成严重的威胁。以15306坚硬顶板工作面为试验对象，通过合理确定水力致裂弱化顶板方案和注水T艺，实施了水力致裂弱化顶板试验。试验结果显示，有效弱化了15306工作面顶板，其有效致裂半径达12m，对于消除大面积悬顶，保证工作丽安全回采具有重要的意义。关键词：水力致裂；坚硬顶板；弱化原理

2、中图分类号：TD327．23文献标识码：B文章编号：1006—2572(2015)oi一0104—03ExperimentalStudyonWaterFracturingTechnologyinHandlingHardRoofMaoMingliang(ShaquColliery，HuajinCokingCoalIndustryCo．，Ltd．，Liulin，Shanxi033300)Abstract：Largeunsupportedroofwilloccurabovethemined-outareawhichwouldseriouslythreatenperson—ne

3、l，roadwayandequipmentiftheroofcan'tcollapseintimeonthefaceofhardroof．15306hardrooffacebeingusedastestobject，waterfracturingweakeningroofhasbeentestedbyreasonablewaterfracturingweakeningroofschemeandgroutingtechnique．Thetestingresultsshowthattheroofof15306facehasbeenweakenedef—ficientlyan

4、ditsefficientfracturingradiumreaches12m，whichhasgreatsignificancefortheremovingoflargeunsupportedroofandthesafetyminingoftheface．KeyWords：waterfracturing；hadroof；weakeningprinciple坚硬顶板采场与普通采场其主要区别是矿山压力显一直是煤炭开采界的重要研究课题。目前我国处理坚现程度不同，开采实践和理论研究表明，坚硬顶板采场矿硬顶板的方法有煤柱支撑法、强制放顶法和顶板弱化法，压显现更为剧烈。坚硬顶板工

5、作面顶板岩性致密、强度其中支撑法存在煤炭损失率高，强制放顶法存在工程量高，若不对其进行弱化处理会在采空区上方形成大面积的大、安全隐患多等弊端～；顶板弱化法包括爆破弱化和注悬顶，这些顶板岩层会因弯曲、变形积聚大量的弹性能，当水弱化两种，前者工序复杂，施工难度大，且难以适应高瓦突然垮落时弹性能会瞬间释放，给工作面、采区甚至整个斯矿井，后者施工简单，成本低，对开采影响较小，推广应矿井带来严重的破坏，此外，坚硬顶板还是诱导冲击地压用前景较好。的重要因素。文献显示，我国有35左右的煤层属于坚硬1水力致裂弱化顶板原理顶板煤层，覆盖在50以上的矿区，故如何控制坚硬顶板理论分析认为，水

6、对岩石的作用主要表现在水压和水化学损伤两个方面，其中水压可以减少岩体内部摩擦阻模型分别为35GPa和l3GPa。力，促进其内部节理裂隙的发育，同时还造成岩体产生渗缡号柱状层厚／m名称透变形；后者是指水nT以对岩体裂纹面的内聚力和内摩擦7／＼L86石灰岩69．28细粒砂岩角进行影响，造成岩体裂纹面抗剪强度较低。从损伤力5／＼3．39石灰岩4ll-0细粒砂岩学角度对注水弱化顶板进行分析，首先注入顶板的高压水37．1石灰岩2＼一3产生裂隙．原乍裂隙在水力作用下不断扩大，这样造成岩．7煤层l==：==’=’：：===7．9淀岩体内矿物颗粒的黏结性大大降低，最终导致顶板岩层强度图

7、115306工作面综合地质柱状图的降低。从动力学角度分析，高压水进入岩体后，改变了3．2水力致裂顶板工艺实施原岩体物理特性和内部微观结构，削弱了矿物颗粒的联系3．2．1致裂实验方案的确定性，同时腐蚀矿物质晶体，造成岩体膨胀变形，导致岩体强为了更好地掌握水力致裂弱化坚硬顶板的效果，在T度降低。通过上述分析可知，水力致裂弱化顶板就是利用作面机巷选择顶板条件较好、作业空间较大的顶饭域作水对岩体产牛的多重弱化作用。为实验区域。在选定的试验区域布置l和2两个致裂钻2水力致裂工艺孔，两钻孔间距为25m；在1致裂钻孔附近布置11、存采用水力致裂技术处理