煤炭科学技术

作者：邬建宏, 夏永学, 杜涛涛, 徐刚, 秦续峰, 高家明, 朱彦飞, 陈学慧, 周金龙,

关键词：厚硬顶板, 地面垂直井压裂, 矿震防控, 压裂损伤, 压裂层位优化,

多层厚硬顶板的赋存导致矿震频发，使防控难度增大，对矿井安全高效生产构成了严峻挑战。以红庆河煤矿多层厚硬顶板工作面为工程背景，结合顶板岩层赋存和地表下沉等情况对矿震发生风险进行判识；基于损伤理论揭示地面压裂矿震防控机制，提出适用于多层厚硬顶板矿震防控的地面垂直井布井和压裂层位优化调整方法，并开展了多层厚硬顶板地面垂直井压裂矿震防控试验。研究结果表明：压裂损伤裂缝弱化了岩体力学特性，增大了岩体能量耗散，增加了岩体的不连续性，为厚硬顶板破断滑移切落提供了路径；基于岩石力学成果和各向异性等测井综合解释，能够精准判识厚硬岩层，进而优化调整压裂层位，同时形成了综合考虑裂缝扩展尺寸、采动裂隙等因素的布井方法；在压裂过程中投入暂堵剂，可提高施工压力，增加压裂缝网复杂程度，地面垂直井压裂主裂缝扩展方向约为 N38°E，压裂缝长、缝宽、缝高分别为333、225和56 m，可有效实现厚硬顶板的预裂弱化；地面压裂后降低了104 J及以上高能级事件发生频率，高能级事件由工作面平均推进5 m/起显著增至48 m/起，高能级事件占比由7%降至2%。地面压裂后地表下沉量和下沉速率呈增大趋势，间接表明厚硬顶板覆岩能随工作面推采及时垮落，降低了矿震发生风险。

来源：2026年第5期

《煤炭科学技术》期刊编辑部

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