底板動壓巷道壓裂弱結構體應力轉移控制技術

陳紹杰 ，劉江偉 ，李亞康 ，呂 華

（1.山東科技大學 能源與礦業工程學院, 山東 青島 266000；2.淮北礦業集團 袁店一礦, 安徽 淮北 235100）

0 引 言

隨著煤炭開采深度的增加，地應力水平逐漸增加，開采擾動所處的深部環境進一步加劇了采動影響，造成巷道圍巖普遍出現難以控制的大變形，嚴重制約礦井的安全生產[1-3]。目前我國常用的人工卸壓措施有鉆孔、爆破、水力壓裂等方法[4-5]。鉆孔卸壓方法具有工藝簡單、施工方便的優點，但是存在工程量大、卸壓深度受限、密集鉆孔破壞支護的整體性等缺點[6-7]。爆破卸壓法曾廣泛用于礦山巖體維護，具有工藝簡單、可控范圍較大等特點，但是由于爆破易產生有毒有害氣體，對生產工序影響較大，尤其是在高瓦斯礦井使用限制較多[8-10]。水力壓裂通過大量高壓水壓裂軟化巖體，弱化巖體的強度，改變其完整性。相比爆破卸壓，水力壓裂具有擾動小、工程量少、安全性高等特點，近些年逐漸開始應用于圍巖控制方面[11-12]。

國內外學者對水力壓裂在圍巖控制方面的應用進行了廣泛的研究：CHANG 等[13]發現水力壓裂切頂卸壓使巷道圍巖變形破壞程度減小，圍巖完整性提高。ZHANG 等[14]對沿空留巷水力壓裂切頂的力學模型和卸壓機制進行了研究，發現通過水力壓裂的方法可有效改善工作面端頭的受力環境。CHEN等[15]分析了堅硬頂板條件下孤島煤柱承壓區和塑性斷裂區的演化機理，提出了主動切頂改變煤柱應力集中的技術。楊歡等[16]通過分段水力壓裂超前弱化關鍵巖層的方法有效破壞巖體的完整性，轉移應力傳遞路徑均布集中應力。……