基于水力割縫卸壓的煤巖與瓦斯動力災(zāi)害防控技術(shù)

張永將,黃振飛， 季 飛

(1.中煤科工集團(tuán)重慶研究院有限公司，重慶 400037；2.瓦斯災(zāi)害監(jiān)控與應(yīng)急技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，重慶 400037)

0 引 言

高地應(yīng)力、高瓦斯壓力環(huán)境下，煤礦瓦斯災(zāi)害與沖擊地壓災(zāi)害日益凸顯。針對沖擊地壓問題，國內(nèi)外學(xué)者進(jìn)行大量研究，先后提出強(qiáng)度理論[1-3]、剛度理論[4]和能量理論[5-6]從不同角度揭示沖擊地壓發(fā)生機(jī)制。竇林名等[7]提出動靜載疊加防沖技術(shù)，通過消除應(yīng)力集中并釋放采掘空間積聚的彈性應(yīng)變能實(shí)現(xiàn)沖擊地壓的有效防治。章夢濤等[8]、陸菜平[9]等提出強(qiáng)度弱化減沖理論，提出通過技術(shù)手段降低頂?shù)装寮懊簩訌?qiáng)度，弱化煤巖沖擊傾向性。齊慶新等[10]通過試驗(yàn)分析煤巖體摩擦滑動性及其滑動穩(wěn)定性，提出沖擊地壓是煤巖體結(jié)構(gòu)摩擦滑動失穩(wěn)的表現(xiàn)形式，由摩擦突變導(dǎo)致。

針對瓦斯災(zāi)害問題我國采取“先抽后采”的基本原則[11]，理論分析及現(xiàn)場實(shí)踐均表明保護(hù)層開采是最有效瓦斯治理手段[12-13]，保護(hù)層開采后被保護(hù)層頂?shù)装鍘r層產(chǎn)生變形卸壓，伴隨生成的大量裂隙使被保護(hù)層瓦斯抽采效率大幅提高[14]。在不具備保護(hù)層開采條件地區(qū)，區(qū)域或局部增透手段也被廣泛研究及推廣應(yīng)用。在射流沖擊及地應(yīng)力影響下煤體內(nèi)部形成大量裂紋[15]，水力割縫技術(shù)將高壓管路內(nèi)壓力勢能轉(zhuǎn)化為動能[16]，水力壓裂技術(shù)利用液體壓力在煤層中形成人工裂縫增加煤層滲透率[17-18]，深孔聚能爆破產(chǎn)生的爆炸應(yīng)力波在孔壁生成大量徑向及環(huán)向裂隙，相互交織形成裂隙網(wǎng)絡(luò)增加煤層滲透率[19]。……