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深埋特厚煤层坚硬顶板多维分段水力压裂控冲减损技术
1
作者
谭毅
王宇
+5 位作者
何满潮
李辉
郭文兵
李林猫
刘伟东
张少普
《煤炭学报》
北大核心
2025年第2期794-809,共16页
水力压裂技术是煤矿顶板弱化及冲击地压防治的有效方法之一。以陕西某煤矿2305特厚煤层综放工作面为工程背景,采用理论分析、数值模拟、现场试验以及工程监测等手段对坚硬顶板区域弱化控制技术进行研究。基于“塑性绞线”理论构建基本...
水力压裂技术是煤矿顶板弱化及冲击地压防治的有效方法之一。以陕西某煤矿2305特厚煤层综放工作面为工程背景,采用理论分析、数值模拟、现场试验以及工程监测等手段对坚硬顶板区域弱化控制技术进行研究。基于“塑性绞线”理论构建基本顶“薄板结构”力学模型,提出了结合煤层采出过程中坚硬顶板初次破断临界状态积蓄的弯曲应变能及微震事件分布与响应特征确定水力压裂目标层位的方法,根据此方法确定2305工作面压裂目标层位为14.50 m厚粗砂岩;构建流固耦合模式下应变软化数值计算模型,在目标层位设计有无定向分段水力压裂数值模拟对比试验,并引入强度−应力比参数对顶板局部稳定性进行分析。结果表明:定向长钻水力压裂有效破坏了基本顶的整体性并缩短了基本顶来压步距,初次来压步距降低了25.81%,周期来压步距降低了24.64%,减小了因顶板悬空面积过大而形成巨大动载及诱发冲击地压的可能性;根据2305工作面地质条件,设计定向长钻+常规浅孔的多维分段水力压裂施工方案,20号、21号、22号定向长钻孔压裂过程中分别出现30、35、23次3 MPa以上压降现象,定向分段水力压裂使顶板的整体性得到破坏,常规浅孔压裂过程中不同裂隙的拓展形式在压裂曲线上表现出双阶段稳定型及多阶段发育型的不同阶段性特征,顶板以及顶煤压裂效果显著;联合多种监测手段对2305工作面围岩活动进行监测,多维分段水力压裂技术的实施破坏了坚硬顶板的完整性,与未实施水力压裂的2303工作面相比,初次来压步距与周期来压步距分别降低24、12 m,降幅分别达33.33%、32.19%,有效减小了采面支架工作阻力,降低了大能量微震事件发生的可能性,为井下安全生产提供了保障。
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关键词
特厚煤层
坚硬岩层
塑性力学
水力压裂
微震监测
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职称材料
坚硬顶煤水力致裂控制技术在崔家沟煤矿的应用
被引量：
9
2
作者
李林猫
陈树亮
+1 位作者
黄炳香
邵鲁英
《中国矿业》
2021年第1期168-172,共5页
陕西省崔家沟煤矿二水平三盘区2303综放工作面坚硬顶煤难冒落,导致顶煤放出效果不佳,放煤高度和回采率低。为解决此问题,根据坚硬顶煤水力致裂控制技术原理,在综放工作面架间向煤壁前方顶煤施工直径为32 mm的水力致裂钻孔,进行坚硬顶煤...
陕西省崔家沟煤矿二水平三盘区2303综放工作面坚硬顶煤难冒落,导致顶煤放出效果不佳,放煤高度和回采率低。为解决此问题,根据坚硬顶煤水力致裂控制技术原理,在综放工作面架间向煤壁前方顶煤施工直径为32 mm的水力致裂钻孔,进行坚硬顶煤水力致裂试验。试验结果表明:水力致裂技术成功弱化了顶煤,有效降低顶煤块度;改善了顶煤冒放性,减少了综放工作面顶煤由于破碎不够充分导致放煤期间顶煤形成拱结构的可能性,提高了工作面放煤高度和回采率;同时有效降低了工作面的粉尘浓度,改善了工人的作业环境。对今后处理坚硬顶煤难垮落问题,具有重要的借鉴价值。
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关键词
放顶煤开采
压裂
冒放性
放煤高度
回采率
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职称材料
题名
深埋特厚煤层坚硬顶板多维分段水力压裂控冲减损技术
1
作者
谭毅
王宇
何满潮
李辉
郭文兵
李林猫
刘伟东
张少普
机构
河南理工大学能源科学与工程学院
煤炭安全生产河南省协同创新中心
河海大学地球科学与工程学院
陕西崔家沟能源有限公司
开滦矿业工程有限公司陕西铜川分公司
出处
《煤炭学报》
北大核心
2025年第2期794-809,共16页
基金
国家自然科学基金优秀青年基金资助项目(52322403)
国家自然科学基金面上资助项目(52174108,51974105)
河南省优秀青年科学基金资助项目(222300420045)。
文摘
水力压裂技术是煤矿顶板弱化及冲击地压防治的有效方法之一。以陕西某煤矿2305特厚煤层综放工作面为工程背景,采用理论分析、数值模拟、现场试验以及工程监测等手段对坚硬顶板区域弱化控制技术进行研究。基于“塑性绞线”理论构建基本顶“薄板结构”力学模型,提出了结合煤层采出过程中坚硬顶板初次破断临界状态积蓄的弯曲应变能及微震事件分布与响应特征确定水力压裂目标层位的方法,根据此方法确定2305工作面压裂目标层位为14.50 m厚粗砂岩;构建流固耦合模式下应变软化数值计算模型,在目标层位设计有无定向分段水力压裂数值模拟对比试验,并引入强度−应力比参数对顶板局部稳定性进行分析。结果表明:定向长钻水力压裂有效破坏了基本顶的整体性并缩短了基本顶来压步距,初次来压步距降低了25.81%,周期来压步距降低了24.64%,减小了因顶板悬空面积过大而形成巨大动载及诱发冲击地压的可能性;根据2305工作面地质条件,设计定向长钻+常规浅孔的多维分段水力压裂施工方案,20号、21号、22号定向长钻孔压裂过程中分别出现30、35、23次3 MPa以上压降现象,定向分段水力压裂使顶板的整体性得到破坏,常规浅孔压裂过程中不同裂隙的拓展形式在压裂曲线上表现出双阶段稳定型及多阶段发育型的不同阶段性特征,顶板以及顶煤压裂效果显著;联合多种监测手段对2305工作面围岩活动进行监测,多维分段水力压裂技术的实施破坏了坚硬顶板的完整性,与未实施水力压裂的2303工作面相比,初次来压步距与周期来压步距分别降低24、12 m,降幅分别达33.33%、32.19%,有效减小了采面支架工作阻力,降低了大能量微震事件发生的可能性,为井下安全生产提供了保障。
关键词
特厚煤层
坚硬岩层
塑性力学
水力压裂
微震监测
Keywords
extra-thick coal seam
hard stratum
plastic mechanics
hydraulic fracturing
seismic monitoring
分类号
TD324 [矿业工程—矿井建设]
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职称材料
题名
坚硬顶煤水力致裂控制技术在崔家沟煤矿的应用
被引量：
9
2
作者
李林猫
陈树亮
黄炳香
邵鲁英
机构
陕西省崔家沟煤矿
中国矿业大学安全工程学院
中国矿业大学煤炭资源与安全开采国家重点实验室
出处
《中国矿业》
2021年第1期168-172,共5页
文摘
陕西省崔家沟煤矿二水平三盘区2303综放工作面坚硬顶煤难冒落,导致顶煤放出效果不佳,放煤高度和回采率低。为解决此问题,根据坚硬顶煤水力致裂控制技术原理,在综放工作面架间向煤壁前方顶煤施工直径为32 mm的水力致裂钻孔,进行坚硬顶煤水力致裂试验。试验结果表明:水力致裂技术成功弱化了顶煤,有效降低顶煤块度;改善了顶煤冒放性,减少了综放工作面顶煤由于破碎不够充分导致放煤期间顶煤形成拱结构的可能性,提高了工作面放煤高度和回采率;同时有效降低了工作面的粉尘浓度,改善了工人的作业环境。对今后处理坚硬顶煤难垮落问题,具有重要的借鉴价值。
关键词
放顶煤开采
压裂
冒放性
放煤高度
回采率
Keywords
caving coal mining
fracturing
caving and drawing characteristics
caving coal height
recovery percentage
分类号
TD823 [矿业工程—煤矿开采]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
深埋特厚煤层坚硬顶板多维分段水力压裂控冲减损技术
谭毅
王宇
何满潮
李辉
郭文兵
李林猫
刘伟东
张少普
《煤炭学报》
北大核心
2025
0
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职称材料
2
坚硬顶煤水力致裂控制技术在崔家沟煤矿的应用
李林猫
陈树亮
黄炳香
邵鲁英
《中国矿业》
2021
9
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职称材料
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