基于马兰矿坚硬顶板的水力压裂技术试验研究

发布时间：2021-01-24 12:18

　　为了解决马兰矿坚硬顶板所带来的端头悬顶与巷道变形严重等问题,以马兰矿8号煤层的18509工作面为研究对象,探索了水力压裂技术原理。针对18509工作面实际情况,制定了水力压裂技术试验方案,分别从端头悬顶、巷道片帮底鼓和瓦斯抽采3个方面进行了对比分析。研究表明,与实施水力压裂前相比,18509工作面端头悬顶长度由过去的十几米至几十米减小至5 m以内,其辅运巷压裂段底鼓量较非压裂段降低70%左右,同时压裂钻孔的瓦斯抽采浓度较普通钻孔的抽采浓度提高了30%左右,有效保证了工作面的安全回采。 

【文章来源】：中国煤炭. 2020,46(11)

【文章页数】：5 页

【部分图文】：

煤层顶底板岩性情况

水力压裂技术是将高压水注入目标岩层,通过改造岩层结构,形成裂缝网络系统,削弱顶板的强度和整体性,完整岩层分为多层,使采空区顶板能够分层分次垮落,缩短初次来压和周期来压步距,减弱高应力向邻近巷道的转移,降低煤柱支撑压力,从而减缓邻近巷道的变形,对矿井安全生产具有重要意义[1-4]。水力压裂技术立体示意图见图2。顶板水力压裂可人工增加裂缝的数量,在坚硬顶板中形成水压裂缝网络,破坏其整体性,从而促使端头悬顶及时垮落;工作面回采产生的超前支承应力主要通过煤层上方的关键岩层进行传递,因此对煤柱上方的顶板采用水力压裂,可有效切断采动应力的传递路径,控制邻近巷道的变形[5-9]。

端头悬顶的预裂对象主要为低位岩层,仅需冒落的岩层能够超过巷道的高度即可,因此确定水力压裂顶板的层位为0～6 m;控制动压的预裂对象主要为煤柱上方的泥灰岩和砂岩,因为该岩层是产生采动应力的主要力源,因此确定水力压裂的顶板层位为0～13.5 m。此外,端头悬顶的存在也为临空巷道增加了附加载荷[10-12]。水力压裂“端头悬顶治理+动压护巷”的控制原理如图3所示。因此,笔者采用“低位致裂+高位弱化”的控制思路,可同时解决端头悬顶治理和动压巷道的控制问题。2.2 顶板水力压裂技术工艺

【参考文献】：
期刊论文
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[5]天然裂缝角度对水力压裂的影响数值分析[J]. 张健,王金意,荆铁亚,张国祥,马海春.  常州大学学报(自然科学版). 2020(03)
[6]页岩储层水力压裂支撑裂缝导流能力影响因素[J]. 刘学伟.  断块油气田. 2020(03)
[7]流量对水力压裂破裂压力和增压率的影响研究[J]. 邵长跃,潘鹏志,赵德才,姚天波,苗书婷,郁培阳.  岩土力学. 2020(07)
[8]水力割缝辅助定向压裂煤体的割缝间距模型研究[J]. 王刚,范酒源,汪文瑞,徐浩.  采矿与安全工程学报. 2020(03)
[9]留巷巷道定向水力压裂卸压机理及试验[J]. 李武军,付玉凯,王涛,张占涛.  工矿自动化. 2019(10)
[10]综采工作面水力压裂顶板控制技术研究[J]. 崔峰,刘星合.  煤炭科学技术. 2019(09)



本文编号：2997234