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为了解决综放工作面基本顶初次垮落步距较大的问题,理论分析了综放工作面基本顶初次垮顶步距影响因素,并在漳村煤矿2306工作面采用水力压裂技术进行初采预裂现场试验,通过监测煤体钻孔应力、超前支撑段巷道变形、工作面支架活柱压力及工作阻力及对比分析压裂前后钻孔围岩结构,得出以下结论:压裂后,顶板围岩破碎度及裂隙发育明显扩大,压裂破坏了顶板围岩的完整性,有效弱化了顶板岩层;钻孔应力计监测得出,水压预裂效果良好,能够有效减小工作面超前支承应力;表面围岩监测发现巷道变形量很小,两帮及顶底板移近量无变化;支架活柱压力及支架工作阻力连续监测得出压裂后工作面基本顶初次垮落步距为15.6 m,比类似条件工作面爆破预裂效果提前6 m。水力压裂控制综放工作面初次垮顶技术具有工程量小,安全性高,施工速度快,控顶效果好等特点,能有效解决坚硬顶板综放工作面基本顶初次垮落步距较大、支架压力大的问题。
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第
44
卷
第
8
期
煤
炭 科 学 技 术
Vol.44 No.8
2016
年
8
月
Coal Science and Technology
Aug. 2016
水力压裂控制综放工作面初次垮顶试验研究
吴 建 星
1,2
( 1.
天
地科技股份有限公司 开采设计事业部
,
北京
100013; 2.
煤炭科学研究总院 开采设计研究分院
,
北京
100013)
摘 要
:
为了解决综放工作面基本顶初次垮落步距较大的问题
,
理论分析了综放工作面基本顶初次垮
顶步距影响因素
,
并
在漳村煤矿
2306
工作面采用水力压裂技术进行初采预裂现场试验
,
通过监测煤
体钻孔应力
、
超前支撑段巷道变形
、
工作面支架活柱压力及工作阻力及对比分析压裂前后钻孔围岩结
构
,
得出以下结论
:
压裂后
,
顶板围岩破碎度及裂隙发育明显扩大
,
压裂破坏了顶板围岩的完整性
,
有
效弱化了顶板岩层
;
钻孔应力计监测得出
,
水压预裂效果良好
,
能够有效减小工作面超前支承应力
;
表
面围岩监测发现巷道变形量很小
,
两帮及顶底板移近量无变化
;
支架活柱压力及支架工作阻力连续监
测得出压裂后工作面基本顶初次垮落步距为
15. 6 m,
比类似条件工作面爆破预裂效果提前
6 m。
水
力压裂控制综放工作面初次垮顶技术具有工程量小
,
安全性高
,
施工速度快
,
控顶效果好等特点
,
能有
效解决坚硬顶板综放工作面基本顶初次垮落步距较大
、
支架压力大的问题
。
关键词
:
水力压裂
;
顶板弱化
;
基本顶来压
;
来压步距
;
支架工作阻力
中图分类号
: TD 323
文献标志码
: A
文章编号
: 0253
-
2336( 2016) 07
-
0091
-
05
Experiment study on primary roof falling of fully
-
mechanized top coal
caving mining face with hydraulic fracturing control
Wu Jianxing
1,2
( 1. Department of Mining and Design,Tiandi Science and Technology Company Limited,Beijing 100013,China;
2. Mining and Design Branch,China Coal Research Institute,Beijing 100013,China)
Abstract: In order to solve a long primary falling span problem of the main roof in the fully
-
mechanized top coal caving mining face,the
paper had a theoretical analysis on the factors affected to the primary falling span of the main roof in the fully
-
mechanized top coal caving
mining face. In No. 2306 coal mining face of Zhangcun Mine,the hydraulic fracturing technology was applied to the site pre
-
fracturing
trail for the initial mining. With the monitoring on the coal borehole stress,deformation of the pilot support gateway,cylinder pressure and
working resistance of the powered support in the coal mining face as well as the comparison analysis on the borehole surrounding rock
structure before and after the hydraulic fracturing,the conclusion was made as the follows. After the fracturing operation,the breaking and
crack development of the roof surrounding rock were remarkably expanded and the fracturing destroyed the integrality of the roof surround-
ing rock and effectively weakened the roof rock strata. The monitoring of the borehole stress mater showed that the hydraulic pre
-
fracturing
effect was excellent and could effectively reduce the pilot support stress of the coal mining face. The monitoring of the surface surrounding
rock showed that the deformation of the gateway was small and the convergence between the two sidewalls and between the roof and floor
was no change. The continued monitoring of the powered support cylinder pressure and powered support working resistance showed that af-
ter the fracturing operation,the primary falling span of the main roof in the coal mining face was 15.6 m and 6 m advance than the blasting
pre
-
fracturing effect of the coal mining face under the similar condition. The primary roof falling technology of the fully
-
mechanized top
coal caving mining face with the hydraulic fracturing control would have a small engineering workload,high safety,fast
收
稿日期
: 2016
-
03
-
28;
责任编辑
:
杨正凯
DOI: 10.13199 /j.cnki.cst.2016.08.016
基金项目
:
国家自然科学基金青年基金资助项目
( 51304119)
;
国家自然科学基金煤炭联合基金资助项目
( U1261211)
作
者简介
:
吴建星
( 1984—) ,
男
,
山西临猗人
,
助理研究员
,
硕士
。E
-
mail: wujianxing123@ 126. com
引用格式
:
吴建星
.
水力压裂控制综放工作面初次垮顶试验研究
[J].
煤炭科学技术
,2016,44( 8)
: 91
-
95.
Wu Jianxing.Experiment study on primary roof falling of fully
-
mechanized top coal caving mining face with hydraulic fracturing control[J].C oal
Science and Technology,2016,44( 8) : 91
-
95.
19
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