水力压裂弱化顶板护孔技术
薛江达
孙永康
王军
张庚
太原理工大学安全与应急管理工程学院,山西晋中 030600
摘要：煤矿工作面单翼布置顺序开采的情况下,工作面顺层钻孔容易受到邻近工作面采动支承应力影响导致钻孔失效.现阶段的护孔研究集中在增强钻孔本身强度,未针对影响钻孔稳定性的根本性因素提出解决措施.针对上述问题,提出了一种水力压裂弱化顶板护孔技术.通过水力压裂弱化顶板,减小作用在邻近工作面煤体上的采动支承应力峰值,阻断高支承应力向顺层钻孔周围煤体的传递,并在顺层钻孔内全程下筛管,保证煤体逸散出的瓦斯可以进入顺层钻孔.采用数值模拟分析了水力压裂弱化顶板前后顺层钻孔周围煤体垂直应力和塑性区变化规律,结果表明:通过水力压裂弱化顶板,顺层钻孔周围煤体的垂直应力峰值由21.2 MPa降低为9.1 MPa,煤体塑性区范围由19 m减小为11m.根据数值模拟结果确定的水力压裂参数进行了现场测试,结果表明:采用水力压裂弱化顶板护孔技术后,钻孔瓦斯抽采体积分数平均值由3.6％提高到14.1％,瓦斯抽采混合流量平均值由1.28 m3/min降低为0.464 m3/min,未出现大范围顺层钻孔内发生煤体氧化而产生CO的情况.因此,水力压裂弱化顶板护孔技术可有效避免钻孔失效漏气,提高钻孔抽采效果,保证钻孔抽采安全.
关键词：水力压裂弱化顶板采动支承应力顺层钻孔塑性区
分类号：TD712.6(矿山安全与劳动保护)
资助基金：国家自然科学基金(52004176)
论文发表日期：2024-03-10
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：7( 160-166 )
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