科技创新

彬长矿业:在陕西煤炭系统率先应用高压水力预裂防冲技术

作者: 弯桂清 吕大钊     时间: 2019-09-09     点击: 879次    分享到:

近日,彬长矿业公司孟村矿与陕煤技术研究院合作开展的401101工作面高压水力预裂顶板技术项目顺利完成。该项目工期6个月,共施工压裂钻孔150余个、进尺6300余米。施工期间,整套设备运转良好,可操作性强,安全稳定;项目实施后,工作面超前段微震事件的日均频次和能量分别降低了63.3%55.7%,冲击危险显著降低。

该项目开创了高压水力预裂技术在陕西煤矿冲击地压解危方面的先河,也标志着该公司冲击地压综合防治技术体系建设迈出了新步伐、进入了新阶段。

彬长矿区地质条件复杂,水、火、瓦斯、煤尘、顶板等各种灾害威胁严重。2013年以来,受地域环境、煤体性能、采掘活动等多方因素影响,冲击地压灾害在胡家河矿、孟村等矿井显现。冲击地压是煤矿最严重的灾害之一,到目前为止,国际岩石力学界和采矿工程界的专家学者都给予广泛的关注和投入,进行了大量研究工作,但冲击地压的防治依然是世界性难题。为了有效减少冲击地压的发生,目前常用的治理方法有大直径钻孔卸压、煤体卸压爆破、顶板卸压爆破、煤层注水卸压等防冲措施。

高压水力预裂技术是通过预先施工的钻孔,在封孔器稳定保压的条件下,利用高压水在钻孔内后退式分段压裂,形成周边裂隙,破坏和弱化煤岩体结构,从而达到削弱煤岩体静载荷、降低冲击危险的目的。

该项目在施工过程中,充分考虑操作工艺、钻孔口稳定性、管路保护等安全注意事项,结合工作面周期来压规律、微震事件活动情况,不断优化调整钻孔施工工艺及压裂参数。采用气动支腿代替人工推送预裂杆及封孔器,将钻孔倾角由45°增加至70°,钻孔深度由40m增加至45m,增加了顶板上覆岩层的有效压裂厚度,由31.9m增加至42.3m,增加10.4m。压裂期间水压保持在20-55MPa,平均压力40MPa

研究实践表明单孔压裂半径约10m,有效影响范围达22.8m,预裂老顶的最大高度达26.3m。工作面推进至距离1#压裂孔23m位置时,回风巷端头86#-105#支架范围内先后开始受到预裂作用和采动应力耦合作用影响,周期来压时各支架工作阻力均值同比增大3-5MPa,说明预裂作用导致基本顶更易下沉或垮落。工作面推进至预裂区后,老顶受高压水压裂的切顶卸载效果影响,垮落相对充分,隅角悬顶问题有所改善。

该技术具有绿色环保、安全性好、可操作性强、预裂效果好等特点,在孟村矿的成功应用,为类似地质条件的省内冲击地压矿井的防冲工作提供了一种新途径。(弯桂清 吕大钊)

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