采空区悬顶面积超标处理论文

合集下载

综采工作面采空区顶板垮落不及时控制技术研究应用

综采工作面采空区顶板垮落不及时控制技术研究应用

综采工作面采空区顶板垮落不及时控制技术研究应用山西省忻州市保德县邮编:036600摘要:综采工作面两巷采空区顶板管理一直时煤矿井下管理的难题,经常有顶板垮落不及时现象,造成空顶距大,瓦斯积聚、矿压集中,给工作面安全生产带来隐患。

结合矿地质条件及历年综采工作面两巷采空区顶板管理措施,提出综采工作面两巷采空区顶板垮落不及时控制技术及措施,保障两巷采空区顶板随工作面推挤及时垮落,减少悬顶面积,防止顶板及瓦斯事故的发生。

泰安煤业为兼并重组整合矿井,开采区域位于井田西部,12#煤厚度为1.63~5.46m。

煤层倾角2~6°,平均倾角为4°,为提高12102综采工作面两端头顶板管理水平,有效预防顶板事故发生,在正常回采作业过程中,因顶板压力显现不明显等原因,利用专用退锚装置将两端头锚索、锚杆的托盘拆卸,工作面两端头仍无法自然垮落跟进,有必要对采空区垮落不及时进行技术研究。

关键词:综采工作面;采空区;控制技术引言综采工作面两巷采空区主要指运输巷、轨道巷与切眼交汇的部位。

综采工作面回采向前推进,两巷采空区基本顶相续破碎,顶板发生周期性有规律的断裂。

但是综采工作面在回采过程中,两巷采空区大面积悬顶,导致上隅角瓦斯积聚、超限及顶板突然垮落带来的冲击危害。

1、两巷采空区顶板垮落不及时的原因分析两巷采空区顶板垮落不及时主要有两个方面:1、由于顶板相对坚硬,不易垮落;2、由于掘进巷道采用锚杆、锚索等主动支护形式,直接顶和基本定形成悬吊梁,成为一个严密的统一体,增大了顶板的强度,导致两巷基本顶不能产生有规律的周期性垮落,从而加大了两巷采空区的悬顶面积。

2、两巷采空区顶板垮落不及时控制技术2.1锚网支护巷道及时退锚传统管理方法为促进两巷采空区及时垮落,采取对两巷采空区进行卸钢带、端头退锚等。

超前退锚可以人为地减弱顶板支护强度并对巷道顶板应力进行释放,从而达到两端头采空区可及时跟进垮落的目的,超前退锚放顶管理采空区有两种方法:一种是强制退锚房顶,即硬退锚法,通过采用退锚器进行退锚索;另一种是让压退锚法,通过用一些工具将锚索托盘上的顶煤震碎,释放顶板压力,再进行退锚,保证了退锚更方便。

原房柱式采空区大面积悬顶灾害及治理

原房柱式采空区大面积悬顶灾害及治理

原房柱式采空区大面积悬顶灾害及治理原房柱式采空区大面积悬顶灾害及治理序言:1. 了解原房柱式采空区2. 引出原房柱式采空区大面积悬顶灾害的定义和背景3. 概述本文将探讨的治理方法和措施正文:4. 描述原房柱式采空区大面积悬顶灾害的特点5. 探讨大面积悬顶灾害对矿山生产和工人安全的影响6. 分析导致大面积悬顶灾害的原因:采煤技术、煤层结构等7. 介绍国内外对原房柱式采空区大面积悬顶灾害治理的研究成果和经验8. 详细论述国内治理大面积悬顶灾害的工程实践和效果9. 分析不同治理方法的优缺点和适用范围10. 归纳总结治理大面积悬顶灾害的关键技术和措施个人观点与理解:11. 分享对原房柱式采空区大面积悬顶灾害治理的理解12. 强调治理工作的重要性和对矿山可持续发展的意义13. 表达对在这一领域取得成果的专家和研究人员的敬意和支持结语:14. 总结本文内容并强调原房柱式采空区大面积悬顶灾害治理的必要性和可行性15. 对未来研究和实践的展望16. 结束语原房柱式采空区大面积悬顶灾害是指在煤矿开采中,由于采煤过程中岩层变形和应力分布的变化等因素,导致采空区顶板大面积出现下沉、破碎、塌陷等现象的灾害。

这种灾害一旦发生,会对矿山生产和工人安全造成严重影响。

原房柱式采空区大面积悬顶灾害的主要特点在于,悬顶范围广泛,面积较大,且破坏程度严重。

悬顶区的岩层裂缝密集,岩性变化较大,顶板破碎和下沉的程度比较明显。

因为采空区底部的支柱缺失,顶板上的超载压力会显著增加,致使悬顶灾害的发生频率也相对较高。

大面积悬顶灾害对矿山生产和工人安全造成的影响不可忽视。

悬顶灾害使得矿山设备无法正常运行,导致生产中断,直接影响矿山的盈利状况。

悬顶灾害给工人的生命安全带来极大威胁,发生悬顶抢救行动困难,挖掘机械和装备在破碎的岩石下的行进速度会明显减慢,引发的二次灾害(如冒顶、滑坡等)进一步加剧了事故伤亡。

导致原房柱式采空区大面积悬顶灾害的原因多种多样,主要包括采煤技术、煤层结构以及覆岩状况等。

采空区悬顶面积超标处理论文

采空区悬顶面积超标处理论文

采空区悬顶面积超标处理论文摘要:在施工过程中,压裂孔封闭效果良好,没有流出水,随着水泵压力的增大,封孔器内压力逐渐升高,封孔器能够保证封孔效果,达到了晋永泰煤矿所需致裂的压力;水的高压使钻孔裂缝开裂并大范围扩展,成功在坚硬顶板中压出裂纹,同时也软化了顶板,达到了预期效果。

0 引言三元晋永泰煤矿现开采15#煤层,煤层顶板属坚硬的K2灰岩,顶板管理采用预先顶板弱化后垮落法维护顶板。

实际开采过程中,在风、运两巷外测存在放顶余量或垮落不足,致使悬顶面积超过20m2的现象时有发生,一旦悬顶面积过大且瞬间垮落,会给安全生产带来不必要的麻烦,比如摧毁支架、摧倒人员等,现就此安全问题作出分析和解决。

1 解决问题的途径坚硬顶板的控制有两种不同的观点和途径,一种是维持顶板稳定不冒,安全采出煤炭;二是促进和改善顶板冒落,安全维护采场空间。

属于第二种的方法有压力注水弱化顶板法、强力支护切顶法、爆破放顶法和其他引发顶板冒落的方法。

三元晋永泰矿采用的爆破预裂弱化顶板的方法,而影响弱化顶板效果的有切眼内炮眼的布置、最小抵抗线的确定和炸药的装药量,三元晋永泰出现放顶不全,在上隅角出现成三角形的顶板余量,导致在回采工作面向前推进过程中出现大片的未脱落的顶板,在回采到一定区域,大片顶板脱落,形成暴风,对生产设备和人员造成一定损害。

根据上面爆破放顶影响的因素中可以看到,可以从两个方面入手进行改进,而就三元晋永泰的实际工作面情况,从下面两个方面进行改进:①在两侧煤墙垂直向上布置两个炮眼;②少量的增加炸药量,使得弱化范围加大。

由于考虑到在回采工作面顶板自动脱落时仍旧会出现脱落不完全的情况,然后又成了老空区,考虑到安全因素,如瓦斯积聚等,可以用压力注水弱化顶板法并且需要定向软化。

其中水力至裂力学理论为:k■=σ■=p-■-■sin2B■k■=S■=■cos2B■(1)k■sinH■+k■3cosH■-1=0cos■k■cos■■-■k■sink■=k■(2)其中σn,σh,p,B,Hσ,k■,kσ,k1C分别为水平应力,垂直应力,注水压力,初始裂缝倾角,开裂角,■型尖端应力强度因子,σ型尖端应力强度因子,岩石断裂韧度。

处理悬顶措施

处理悬顶措施

在6305煤柱工作面回采过程中,工作面上下端头采空区出现局部悬顶、顶板冒落高度不充分情况,给工作面(尤其是切顶排支柱)的顶板管理工作造成极大的威胁。

为保证工作面的安全,经矿研究决定,制定如下安全技术措施:一、施工措施:1、在工作面最小控顶距时,靠切顶排打设一排木抬棚(规格:2.2×0.15×0.2m3),一棚三柱、打设牢固,且木抬棚与π型钢梁接触紧密、连成一体,单体支柱略向老塘倾斜;木抬棚间距2m。

2、在工作面最大控顶距时,在切顶排每两对棚梁中间用单体支柱配合木鞋(规格:0.25×0.2×0.1 m3)打设戴帽点柱,初撑力不低于90KN,且单体点柱略向老塘倾斜。

3、工作面串主梁期间(即:最小控顶距向最大控顶距转变过程),从悬顶区一侧,先打设戴帽点柱,再撤下木抬棚,从一侧逐架操作。

二、安全技术措施:1、确保工作面每班有带班副区长现场跟班指挥生产、每班生产前及生产过程中多次对悬顶区进行详细观察,发现即将垮落等险情时立即将人员撤出,等顶板稳定后方可进入工作面作业。

2、在工作面内的作业人员每对工中必须有一个有经验的老工人担任,串梁及其它操作过程中仔细观察采空区顶板情况,发现异常立即撤出,汇报跟班副区长。

3、加强工程质量管理,单体支柱达到初撑力90KN,每班多次注液,支柱迎上有力,棚梁接顶严实,连网可靠。

4、对工作面棚梁(支架)严格管理,不得出现棚距超宽、棚梁扭歪现象。

5、木抬棚要求尺寸符合标准、无破损,损坏的要及时更换。

6、工作面即日起10m内不得放煤,且悬顶区域上下3m在推进过程中始终不放顶煤,以保证采空区内得充填物高度。

7、工作面串主梁、串付梁期间,跟班副区长、班长必须在现场亲自指挥。

8、工作面串主梁、串付梁期间,只能由一对工从一侧向另一侧逐架操作、不得多处同时作业。

9、工作面串主梁时,先打设戴帽点柱,再撤下木抬棚,从一侧逐架操作,保证工作面支护强度。

10、工作面串付梁时,先撤下戴帽点柱,再串付梁,串完两对梁及时打设一个木抬棚,从一侧逐架操作,保证工作面支护强度。

预防采空区顶板大面积垮落技术与措施

预防采空区顶板大面积垮落技术与措施

5 预防采空区顶板大面积垮落技术与措施在我国,煤矿顶板死亡事故是煤矿死亡事故的主要组成部分之一,而顶板事故中发生在坚硬顶板中的事故又占全部顶板事故的40%以上。

坚硬顶板冒顶时,经常发生压垮、推垮工作面的重大事故,故坚硬顶板的控制历来被作为回采工作面顶板管理的重点。

神东矿区内目前采深均在150m左右。

上覆基岩平均抗压强度为40MPa左右,属于中硬岩层,基岩厚度一般在十几至几十米,其上部还受到风化、水蚀、烧变,基岩上方是浩瀚的毛乌素沙漠,部分沙漠区下富含潜水。

浅埋深、薄基岩、厚沙漠覆盖层、坚硬顶板构成神东矿区相当长一个时期的主要开采特征。

旺格维利采煤法是神东分公司根据矿区的煤层地质赋存状况(大柳塔井2-2煤、活鸡兔井1-2煤,哈拉沟矿2-2煤、榆家梁矿4-2煤以及石圪台矿1-2煤)及回收边角煤的需要,从国外引进全套采掘设备与开采技术的一种全新开采方法,它作为神东矿区除综采以外的主要采煤方法之一,在神东矿区的煤炭生产中起到了重要的作用。

这种开采方法,采用锚杆支护主巷或支巷的顶板,回采期间及回采结束后对留设煤柱与锚杆所支撑的大面积采空区顶板通常不采取控制措施,任其自然垮落。

在神东矿区的生产实践中发现,旺采工作面回采完毕之后,顶板形成大面积悬露,加之采空区上方为厚层坚硬顶板,当悬顶面积达到一定程度后,普通锚杆支护无法提抗覆岩整体切落和大面积垮落压力,顶板会突然大面积冒落,一次冒落的面积少则几千平方米,多则几万平方米,这样大面积的悬空顶板在极短时间内冒落下来,不仅由于重力作用产生严重的冲击破坏,而且更严重的是把已采空间的空气瞬时排出,形成冲击气浪,不仅造成设备损坏,而且还危及人身安全。

例如,2005年10月10日16时55分,在大柳塔井12607东侧旺采工作面右翼2区段发生采空区顶板超过10000m2的大面积垮落事故,造成一人死亡一人重伤的严重后果。

因此,控制旺格维利开采中出现的采空区顶板大面积悬顶和大面积垮落,以确保旺采工作面回采的安全高效,有着十分重要的现实意义。

浅析煤矿综采面采空区悬顶处理技术

浅析煤矿综采面采空区悬顶处理技术
降 低 ,使 隅角 顶 板 及时 垮 落 ,从而 减 小 顶板 悬 露 和 冒落 面 积。 在 采 用的是常 规的开采解 放层、超前预 抽和边采边 抽的工 艺, 如 阳泉、 晋 城矿 务 局等 j 。煤矿 开采 技术 发展 日新 月异 ,国 内已经有 综采 工 综 放面 进 风 巷和 回 风 巷 向顶板 施 工 注水 钻 L ,采 用 超前 注 水 的方 作 面瓦 斯治理 技术的 相关研 究 ,但是 , 由于综 合机械 化采煤 的开 的采空 区 ,瓦斯治 理措施 如果 不到 位 ,但 仍无法 完全 杜绝 瓦斯超 限 的发 生。综采 工作 面 的顶板大 多 为复合型 顶 板 ,工作 面推过 后有 时 式 。此 次高压 注水 试验采 用 3 Z S B . 1 5 8 / 1 8高压 柱 寒泵一 台 ,输 入功
安 全 ,而 且可 能导致 瓦斯 事故 ” 。为保 证工作 面推进 后 隅角悬顶 及 术 方法。 为 了降低 岩石的浸水软 化系数 ,注水液体 加入 2~ 8 % 的盐酸容易可
时 垮落 ,对采 空区悬 顶处 理技 术进行 了系 统研 究 ,提 出 了具 体的 技 以提 高软化 效果 。注水湿 润半 径除与 注水 量及压 力有 关外 ,还 与顶 板岩性和 注水时 间等 因素有关 ,在未考 察前注水半径暂 按 1 5 m 考虑 ,
4 6
柬工案 术
能 源 技 术
浅析煤 矿综采 面采空 区悬顶 处理 技术
谷 亮鸽 ,罗 伙 根
( 中国神华神东煤炭集 团保德煤矿 ,山西 保德 0 3 6 6 0 0)
摘 要 :针对 神 东 矿 区高瓦斯矿井属 于复合 型顶板的综采面 瓦斯治理 的实际情况,为防止采空 区大面积 悬顶 突然垮 落造 成瓦斯 事故,提 出了以 退锚 索、高压预 裂、码放黄土 袋、断网为主的采空区悬顸处理技术 ,防止 采空区大面积悬顶 突然垮落造 ,从 而保证 了高产 高效顺 利进行,为今 后类似条件工作 面悬项 问题 的处理 与解决,提供有 益的参考。 关键词 :综采面;大面积 悬顶 ;瓦斯 事故

浅析煤矿综采面采空区悬顶处理技术

浅析煤矿综采面采空区悬顶处理技术

浅析煤矿综采面采空区悬顶处理技术作者:谷亮鸽罗伙根来源:《山东工业技术》2014年第17期摘要:针对神东矿区高瓦斯矿井属于复合型顶板的综采面瓦斯治理的实际情况,为防止采空区大面积悬顶突然垮落造成瓦斯事故,提出了以退锚索、高压预裂、码放黄土袋、断网为主的采空区悬顶处理技术,防止采空区大面积悬顶突然垮落造,从而保证了高产高效顺利进行,为今后类似条件工作面悬顶问题的处理与解决,提供有益的参考。

关键词:综采面;大面积悬顶;瓦斯事故瓦斯防治是煤矿安全生产永恒的主题,对于瓦斯含量较低和地质条件简单的矿井,瓦斯治理并不难,一般采用通风方法便可解决。

反之,如果是高突矿井且地质条件复杂的矿井,还会采用超前预抽、泄压,采空区抽采或地面抽采瓦斯等方式[1-3]。

为解决上隅角瓦斯超限问题,部分矿井还采用了压风引射器引排法、小型液压风机吹散法、钻孔及埋管抽采法等[4]。

对于回采工作面的瓦斯治理目前通常采用的是常规的开采解放层、超前预抽和边采边抽的工艺,如阳泉、晋城矿务局等[5]。

煤矿开采技术发展日新月异,国内已经有综采工作面瓦斯治理技术的相关研究[6-9],但是,由于综合机械化采煤的开采强度大、速度快,导致工作面瓦斯涌出量较大,最终形成大面积的采空区,瓦斯治理措施如果不到位,但仍无法完全杜绝瓦斯超限的发生。

综采工作面的顶板大多为复合型顶板,工作面推过后有时会出现顺槽段采空区悬顶面积过大且长时间不垮落,致使瓦斯等有害气体积聚。

若大面积悬顶突然垮落,有可能形成飓风,现有的抽采和风排无法及时排除和稀释瞬间的有害气体,不但危及作业人员安全,而且可能导致瓦斯事故[10]。

为保证工作面推进后隅角悬顶及时垮落,对采空区悬顶处理技术进行了系统研究,提出了具体的技术方法。

1 81305综采面概况保德煤矿位于山西省保德县境内,可采煤层四层,目前正开采的为最上部的8#层,煤种为气煤,为高瓦斯矿井。

81305综放面位于三盘区,采用走向长壁综合机械化放顶煤采煤方法回采。

浅析大采高超长工作面顶板灾害的预防与治理

浅析大采高超长工作面顶板灾害的预防与治理

浅析大采高超长工作面顶板灾害的预防与治理摘要:本文以煤矿实际情况的研究为依据,基于大采高工艺技术的优势,分析了超长工作面顶板灾害的因素,最后探讨了大采高超长工作面顶板灾害的防治措施。

关键词:工作面;顶板;灾害;防治实际的煤矿开采过程中,采空区的顶板是悬露的,顶板非常坚硬,在悬顶的初期不会有位移的变化,但是随着顶板变形的压力不断增大,顶板承受不了压力,以及自身的重力,就会引发突发性的大规模垮落事件,其具备突发性强、时间段、破坏力大等特点,给煤矿的开采带来了极大的影响。

一、大采高工艺技术的优势(一)相比较分层开采、综放开采,该技术开采的应用减少了巷道工程量、施工的维护费用。

跟分层开采相比,减少了1半以上的巷道工程量以及施工的维护费用,跟综放开采相比少了将近0.4倍的巷道工程量、施工维护费用。

如在实际的应用过程中,还是按照1米2000元的造价,开采长度按2000m来进行计算,其巷道的费用成本差不多为1200万元,跟分层开采相比少了1200万元,跟综放开采相比,费用成本减少了800万元。

(二)大采高设备搬家的成本跟分层开采相比减少了一半,跟综放开采相比,成本减少了0.2倍,因此对于7m以上的特厚煤层来说,开采相同面积的煤层,大采高技术的设备成本差不多在300万元,是分层开采设备成本的一半。

(三)降低了通风、防火的费用,间接的增加了煤炭开采的经济效益。

通过大采高的开采技术,留在采空区的煤会非常的少,即减少了自燃现象的发生,又减轻了自燃火灾的威胁程度,这样通风、防火的费用就减少了。

(四)采用大采高技术,只需要2条工艺巷道就可以,减少了通风巷道的费用。

由此可以看出,采用大采高技术来对特厚煤层进行开采,其经济效益最好。

二、超长工作面顶板灾害的因素(一)自然因素1.煤层倾角。

煤层倾角对采煤工作面设备稳定性及矿山压力显现的影响较大,煤层倾角越大,设备及顶板在重力作用下稳定性越差,当煤层及顶板稳定性较差时,极易发生机道及支架上方漏冒顶。

  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。

采空区悬顶面积超标处理论文
摘要:在施工过程中,压裂孔封闭效果良好,没有流出水,随着水泵压力的增大,封孔器内压力逐渐升高,封孔器能够保证封孔效果,达到了晋永泰煤矿所需致裂的压力;水的高压使钻孔裂缝开裂并大范围扩展,成功在坚硬顶板中压出裂纹,同时也软化了顶板,达到了预期效果。

0 引言
三元晋永泰煤矿现开采15#煤层,煤层顶板属坚硬的K2灰岩,顶板管理采用预先顶板弱化后垮落法维护顶板。

实际开采过程中,在风、运两巷外测存在放顶余量或垮落不足,致使悬顶面积超过20m2的现象时有发生,一旦悬顶面积过大且瞬间垮落,会给安全生产带来不必要的麻烦,比如摧毁支架、摧倒人员等,现就此安全问题作出分析和解决。

1 解决问题的途径
坚硬顶板的控制有两种不同的观点和途径,一种是维持顶板稳定不冒,安全采出煤炭;二是促进和改善顶板冒落,安全维护采场空间。

属于第二种的方法有压力注水弱化顶板法、强力支护切顶法、爆破放顶法和其他引发顶板冒落的方法。

三元晋永泰矿采用的爆破预裂弱化顶板的方法,而影响弱化顶板效果的有切眼内炮眼的布置、最小抵抗线的确定和炸药的装药量,三
元晋永泰出现放顶不全,在上隅角出现成三角形的顶板余量,导致在回采工作面向前推进过程中出现大片的未脱落的顶板,在回采到一定区域,大片顶板脱落,形成暴风,对生产设备和人员造成一定损害。

根据上面爆破放顶影响的因素中可以看到,可以从两个方面入手进行改进,而就三元晋永泰的实际工作面情况,从下面两个方面进行改进:
①在两侧煤墙垂直向上布置两个炮眼;
②少量的增加炸药量,使得弱化范围加大。

由于考虑到在回采工作面顶板自动脱落时仍旧会出现脱落不完全的情况,然后又成了老空区,考虑到安全因素,如瓦斯积聚等,可以用压力注水弱化顶板法并且需要定向软化。

其中水力至裂力学理论为:
k■=σ■=p-■-■sin2B■k■=S■=■cos2B■(1)
k■sinH■+k■3cosH■-1=0cos■k■cos■■-■k■sink■=k■(2)
其中σn,σh,p,B,Hσ,k■,kσ,k1C分别为水平应力,垂直应力,注水压力,初始裂缝倾角,开裂角,■型尖端应力强度因子,σ型尖端应力强度因子,岩石断裂韧度。

根据上面两式可以确定出所需的注水压力。

由上面的公式可以知道致裂顶板的影响因素有:钻孔所在部位受的垂直应力以及水平应力,初始裂缝的倾角、初始裂缝的直径、岩石的断裂韧度及起裂角等。

三元晋永泰为k2型石灰岩的顶板,其致密坚硬,整体性、稳定性好。

其力学性质为单轴抗压强度47MPa,单轴抗拉强度为7.56MPa,抗剪强度为16.11MPa,垂直应力大致为12MPa。

此大致可以借鉴王台铺煤矿定向水力压裂处理坚硬顶板的相关技术。

王台铺煤矿与三元晋永泰的地质状况大致相同。

采用定向水力压裂技术能够大大削弱顶板的强度和整体性,使采空区顶板分层分次及时垮落,具体方式就是在钻孔压裂段预制裂缝,进而控制水力压裂裂纹扩展,在压裂和软化两个方面对坚硬顶板进行有效的控制。

①压裂钻孔布置方式。

压裂钻孔的布置有单侧和双侧两种方式,双侧布置时比较容易施工,这是因为双侧压裂时顶板弱化均匀,工作面中部钻孔位置高,分割器推进距离短;单侧布置时施工难度很大,这是因为单侧钻孔布置只在一条顺槽施工钻孔,这种情况虽然带来了一定的好处,比如减少了工作量等,但是对钻机的性能、孔的直度等要求都很大,导致施工难度很大。

钻孔的水平投影与巷道的水平夹角一般为70°~75°,这样可使工作面逐步接近和进入水力压裂影响区;钻孔仰角则根据钻孔布置要求而定,按单层孔布置时一般不超过20°,按双层孔布置时,上层孔角度可适当大一些。

压裂区钻孔一般布置在离煤层5m以上顶板中,否则会造成顶板维护困难,压裂区的上限一般为15m~25m,与顶板活动规律相适应。

②钻孔开槽。

第一步是在坚硬的顶板上用坚硬岩石专用钻头或者大功率地质钻机等打孔。

要求孔径是56mm,同时孔的深度由坚硬顶板的厚度和钻孔的角度共同作用决定,其中钻孔的角度是根据压裂面调度的不同而变化的,一般来说,钻孔仰角不会大于20°,并且巷道的水平夹角和钻孔的水平投影控制在70°~75°;第二步需要在钻孔的底部开一个直径约为孔径一倍的楔形槽,可以通过更换钻头达到此目的;第三步是为了观察开槽效果,需要利用小孔径全景钻孔窥视仪进行钻孔窥视;第四步是用静压水冲洗钻孔,为下一步压裂做准备。

③压裂工艺。

封孔、高压水压裂、保压注水是顶板水力压裂的三项主要工艺。

该压裂系统的主要组成部分包括:静压水进水管路、高压水泵、水泵压力表、蓄存压裂介质水和油的储能器、流量计、手动泵、手动泵压力表、快速连接的高压供水胶管、水压仪、封孔器、压裂钢管(管壁打孔)。

④封孔方法。

首先应该在预定封孔位置放上橡胶封孔器,就是在预裂缝的地方放上压裂钢管段,然后使用手动泵给封孔器注水,直到压力达到9MPa~12MPa,这时封孔器胶管由于膨胀会紧贴着孔壁,在这种情况下,封孔器能够承受很大的水压,使预裂缝起裂并不断扩展,进而起到弱化顶板的作用。

⑤效果监测。

通过在压裂孔周围布置观测孔就可以达到水力压裂效果的监测目的,这是因为在压裂过程中一旦出现压裂,观测孔就会
有水冒出,进而确认压裂的范围,并且还能够观察到裂纹的方向;同时在压裂区域进行系统的矿压监测,包括顶板位移与离层、支架受力状况、顶板来压步距,巷道围岩位移、支护体受力,煤柱应力分布,通过处理与分析矿压监测数据,综合评价水力压裂控制顶板的效果。

2 具体方案的实施
煤矿风、运两巷采空区悬顶的出现随工作面推进、顶板维护、顶板变化、地质构造等情况的变化而出现,故水力压裂技术的选择宜选用单侧钻孔布置在一条顺槽施工。

当风、运两巷采空区出现悬顶,且其面积不大于10m2,纵向长度不超5m时施工水力压裂钻孔,确保悬顶面积在不大于20m2时能够自动垮落,不至于出现威胁安全生产的情况发生。

3 施工效果
在施工过程中,压裂孔封闭效果良好,没有流出水,随着水泵压力的增大,封孔器内压力逐渐升高,封孔器能够保证封孔效果,达到了晋永泰煤矿所需致裂的压力;水的高压使钻孔裂缝开裂并大范围扩展,成功在坚硬顶板中压出裂纹,同时也软化了顶板,达到了预期效果。

通过水力压裂技术对采空区悬顶的处理,采煤工作面因顶板悬顶面积过大带来的危害得到了明显缓解,两巷支护及加强支护得到了明显好转,重大危险源得到了有效控制,安全管理的重点得到转移。

参考文献:
[1]冯彦军,康红普.定向水力压裂控制煤矿坚硬难垮顶板试验[J].岩石力学与工程学报,2012,31(6):1149-1155.
[2]长命.定向水力压裂技术处理坚硬顶板试验研究[J].现代建设,2012,11(8):21-23.
[3]高荣.3~#煤层采场顶板活动变化及综采面支护强度初探[J].陕西煤炭,2005(03).。

相关文档
最新文档