煤炭科学技术

作者：郑凯歌, 郭伟, 张俭, 孙四清, 赵继展, 陈冬冬, 戴楠, 王泽阳, 王豪杰, 杨森, 王林涛, 张谦, 方秦月,

关键词：顶板灾害, 关键压裂技术, 治理评价, 卸压机理, 技术展望,

针对厚硬顶板诱发冲击地压的防控难题，突破传统局部卸压治理模式，开展井下长钻孔压裂关键技术与装备研究，建立超前时空协同的顶板弱化改造体系。基于“地质−应力−能量”协同作用理论，采用理论建模−装备研发−工程验证相结合的研究方法，通过构建三维判识模型、研发定向成孔装备、创新压裂工艺参数、开发监测评价系统等技术路径，系统开展厚硬顶板水力压裂防治技术研究。研究表明：① 建立的“地质结构−应力场特征−能量积聚度”三维判识模型，实现压裂目标层的多维度定量识别；② 研制的可变幅大倾角超高位成孔平台，倾角调节达50°，成孔效率提升20%以上，孔深可达1000 m以上，剖面高度可达100 m以上；③ 研发的低速大流量压裂泵组（排量2.8 m3/min，压力80 MPa）与多参量监测系统，实现压裂过程动态调控，同时搭建了在线监测装备体系，实现压裂全周期的系统监测及治理效果的科学全面评价；④ 在纳林河二矿典型顶板强冲矿井开展了工程试验，治理后，煤体应力较邻近面降幅均超60%；大能量微震事件频次及能量较本工作面非治理区域及邻近工作面降幅均在70%左右，周期来压步距缩短25%以上。从压裂裂隙网络弹性应变能耗散、缩短悬臂降低破断动能、分层垮落阻断动能传递路和高压水岩石弱化等多尺度协同作用机制，探讨了厚硬顶板定向长钻孔分段压裂“能量耗散−结构调控−路径阻断−强度弱化”卸压防灾机理。指出了构建数字孪生压裂参数智能优化平台和研发智能压裂成套装备发展方向，并提出单一防灾模式向“精准识别−智能调控−多灾联防”转型新思路。

来源：2025年第9期

《煤炭科学技术》期刊编辑部

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