煤炭科学技术

北大核心,CA,JST,EI,CSCD

国内刊号:11-2402/TD

国际刊号:0253-2336

煤炭科学技术杂志2026年第4期:厚硬顶板致灾机理及定向长钻孔水力压裂控制技术

发布日期:

作者:李兆众, 王瑞,

关键词:厚硬顶板, 综放工作面, 定向水力压裂, UDEC数值模拟, 矿压控制,

针对煤炭生产企业长期面临的长壁采场厚硬顶板悬顶破断致灾防控主要技术难题,以某矿8238综放工作面为工程背景,建立长壁工作面厚硬顶板破断力学模型,分析了厚硬悬顶初次及周期破断释放能量的主要影响因素及致灾机理。结果表明:坚硬顶板破断释放的总能量与煤层开采厚度m、坚硬顶板厚度h2、坚硬顶板抗拉强度Rt呈正相关,与直接顶厚度h1呈负相关,基本顶初次破断释放的总能量U1是其周期破断释放总能量U2的2倍以上。建立UDEC数值计算模型并基于其内嵌的流−固耦合分析模块,分析了采动应力调整过程中单点注水压力40 MPa时,不同注水体积及压裂点间距对坚硬顶板的损伤破坏规律、水力压裂前后采场顶板垮落规律,揭示定向长钻孔水力压裂坚硬顶板弱化机理。基于生产地质条件及数值模拟分析结果,综合确定8238工作面坚硬顶板(细砂岩)定向长钻孔分段压裂参数为:单点注水体积20 m3,压裂点间距15 m。基于“能量缓释−结构弱化−应力调控”的控制思路,提出了“定向长钻孔−分段压裂−分层控制”立体压裂技术,并将其应用于现场实践。现场监测表明:5238巷煤柱帮最大移近量为236 mm,实体煤帮最大移近量为135 mm,顶底板最大收敛量为287 mm;工作面初次来压步距由45 m减小至18 m;与未压裂工作面相比,采场周期来压步距平均降低35%,该方案有效确保了厚硬顶板下综放工作面安全高效回采。

来源:2026年第4期

《煤炭科学技术》期刊编辑部

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