井下定向长钻孔水力预裂顶板防治强矿压技术研究与应用

摘要

为了解决神东矿区坚硬顶板和上覆遗留煤柱及埋深大于400m带来的强矿压问题,以布尔台煤矿42煤层为研究对象,采用数值分析、工程应用等方法,研究了坚硬顶板和过上覆集中煤柱强矿压灾害发生机理,研发了井下坚硬顶板定向长钻孔分段水力压裂超前弱化治理技术,对压裂目标层位选择、钻孔布置、压裂段间距、泵注排量、钻孔数量等参数进行研究和优化,采用孔内窥视、音频电透视、孔内瞬变电磁、压裂施工数据分析等手段对压裂裂缝进行监测,采用矿压数据分析、顺槽应力监测及变形特征分析等方法对强矿压治理效果进行评价,并在布尔台煤矿典型工作面进行了工程应用.应用结果表明:对坚硬顶板实施水力压裂治理后,与未治理区域相比,来压步距、动载系数、最高压力较未压裂区域分别降低了20.00％～69.70％、5.79％～7.90％、13.44％～18.64％,顺槽围岩应力降幅为22.22％～32.05％;上覆应力集中煤柱进行压裂卸压弱化后,顶板来压步距、动载系数、最高压力分别降低13.58％、13.77％、25.49％.定向长钻孔分段水力压裂超前弱化治理技术解决了强矿压灾害治理难题,取得了良好效果.