近年来,为破解煤矿开采过程中的厚硬顶板管控、巷道变形治理等难题,冀中能源峰峰集团积极探索,推广应用了水力压裂切顶卸压技术,依托行业成熟的相关理论、技术体系和先进装备,结合实际持续深化灾害治理,有效保障了矿井的安全、高效、绿色生产。
该集团所属矿井煤炭开采面临的地质条件十分复杂,部分矿井上覆厚硬顶板,随着工作面开采,顶板强压不仅导致巷道变形,增加维护治理成本,更给安全生产带来严重威胁、埋下重大灾害隐患。水力压裂技术通过钻孔、封孔和注水三道主要工序,利用煤矿用液压锚杆钻车、压裂泵组、超高压软管、封孔器等压裂装备,将高压水注入目标岩层,在岩层形成由高压压裂裂缝、次级裂缝延伸、自生节理及裂隙沟通裂缝等构成的压裂弱化缝网体系,使完整岩层分层,削弱厚硬顶板的强度和整体性,从而实现精准管控、疏导顶板压力,保障安全生产、减缓巷道变形。
在充分学习借鉴行业成熟的水力压裂切顶卸压理论技术和应用经验的基础上,该集团积极探索尝试,相继在辛安矿11216-4工作面初采和-280泵房煤柱配运料巷留巷、牛儿庄采矿公司工广大煤3号工作面末采等工程中,应用水力压裂切顶卸压技术,并取得显著成效。
辛安矿11216-4工作面上覆12米的厚中粒砂岩顶板,如不采取超前防范措施,极易在采动中出现采空区大面积悬顶和顶板突然垮落。为保障安全开采,该集团在辛安矿11216-4工作面安装前,于切眼处实施了水力切顶预裂,采用深、浅钻孔配合布置的方式,成功改变了顶板岩层结构,使老顶随着工作面开采及时垮落,避免了大范围悬顶现象。在辛安矿-280泵房煤柱配运料巷留巷施工中,该集团精心设计压裂钻孔,精准实施了超前水力预裂,有效切断了采动应力传递路径,控制了巷道变形。在牛儿庄采矿公司工广大煤3号工作面末采期间,该集团在原停采位置外40米附近实施超前水力压裂切顶,将工作面覆岩多层老顶切断,缩小了采动影响范围,有效保护了-200泵房运输通道,延长了井下系统服务周期;同时,工作面在原设计停采线基础上多推进48米,多回收煤炭资源5.5万吨,促进了经济效益提升。
(冀中能源峰峰集团新闻中心 连洁雨)