水力壓裂切頂卸壓技術在屯蘭礦的應用研究

秦 偉

（西山煤電集團有限責任公司屯蘭礦，山西 太原 030053）

引言

煤炭資源作為我國主要的能源形式，其每年用量及產量均為世界第一。隨著我國多年煤炭資源的開采，眾多開采問題始終影響著礦井的高效開采，堅硬頂板問題為煤礦開采最為常見的問題之一。堅硬頂板是指礦井巷道頂板為巖性較為堅硬的煤層，在巷道開采過程中，由于堅硬頂板的存在，使得覆巖無法直接垮落，從而形成大面積的懸頂，進而造成巷道圍巖變形較大，懸頂一旦發生垮落就會造成巨大的沖擊波，威脅著礦井的開采，同時，由于大面積懸頂的存在會造成留煤柱開采礦山煤柱尺寸大幅度增加，造成嚴重的資源浪費，所以對堅硬頂板進行治理十分重要[1-2]。此前我國針對堅硬頂板治理的辦法主要為爆破卸壓，使得懸頂出現預裂縫，從而降低頂板整體性，達到頂板隨采隨落的目的。考慮到爆破切頂卸壓會產生大量的粉塵，污染較大，所以提出水力壓裂切頂卸壓[3-4]，本文以屯蘭礦22301 工作面為工程背景，采用數值模擬軟件對水力壓裂切頂卸壓進行研究，為礦井堅硬頂板的治理提供參考。

1 礦井概況及數值模型建立

屯蘭礦位于山西省古交市西南6 km，井田面積73.3 km2，可采儲量6.28 億t，設計年生產能力500 萬t。22301 工作面主要開采2# 煤層，煤層平均厚度為2.80 m；22301 工作面走向長2 673 m～2 632 m，傾向長205 m。水力壓裂切頂卸壓主要是在巷道頂板進行定向鉆孔，并對鉆孔進行及時封堵，通過高壓注射壓裂液對鉆孔進行壓裂，達到在堅硬頂板中形成一定的裂縫網，從而達到削弱頂板整體性的目的，此時頂板穩定性下降，隨著采動影響，巷道頂板逐步發生垮落，從而解決堅硬頂板的問題。……