高壓水力壓裂切頂技術在綜采工作面初采放頂中的應用

張有河

（山西省晉神能源有限公司，山西 河曲 036500）

0 引 言

受煤層地質條件、覆巖壓力、開采方式等因素影響，煤礦井下綜采工作面在初采期間，易發生工作面采空區頂板長距離大面積懸頂不垮落現象，從而造成采空區瓦斯、CO等有害氣體積聚，且當大面積懸頂突然垮落時，容易造成頂板事故、瓦斯、CO超限等礦井災害事故，給礦井安全生產帶來嚴重威脅[1-2]。為防止類似事故發生，在工作面初采期間，通常采用切巷及上下端頭超前退錨、剪網及頂板超前爆破預裂強制放頂等技術措施[3]，但存在切頂效果差、安全系數低等問題。高壓水力壓裂技術目前已廣泛應用于井下工作面瓦斯抽采、地面石油、天然氣開采等領域，由于水力壓裂技術安全性較高、且現場實施操作較為簡單[4]。本文以磁窯溝煤礦13102工作面為工程背景，擬采用高壓水力壓裂方式對工作面頂板進行預裂破壞，并研究分析了相應的水力壓裂施工工藝參數，為類似條件下礦井實施水力壓裂方案提供技術參考。

1 概 況

磁窯溝煤礦核定生產能力為500萬t/a。13102工作面位于礦井南翼采區，工作面切眼長度為240 m，切眼斷面寬×高為10.0 m×4.0 m，膠運順槽斷面寬×高為5.6 m×4.0 m，回風順槽斷面寬×高為5.0 m×3.8 m，沿煤層底板掘進，工作面主采13號煤層，煤層平均厚度11.1 m，采用綜采放頂煤采煤工藝進行開采，全部垮落法管理采空區頂板。工作面煤層綜合柱狀圖如圖1所示。

圖1 1 31 02工作面煤層頂底板綜合柱狀圖Fig.1 Comprehensive histogram of coal seam roof and floor in 13102 working face

由于13102工作面切眼掘進期間采用錨網索進行……