留巷巷道定向水力压裂卸压机理及试验

煤柱上部应力是留巷巷道强烈变形的力源，对于变形严重的留巷巷道围岩控制，采用传统爆破卸压技术存在安全风险较高、污染环境、围岩破坏严重等问题。针对上述问题，提出了留巷巷道定向水力压裂卸压机理，即通过水力裂缝的扩展在顶板岩层中产生弱结构面，降低顶板岩石的整体强度，在采动应力作用下，使弱化后的坚硬顶板及时破断垮落，降低留巷巷道应力水平。以山西晋城无烟煤矿业集团有限责任公司长平煤矿4312综采工作面为试验地点，确定了定向水力压裂钻孔方案及钻孔布置参数。压裂结果显示：横向切槽深度达5 mm，切槽效果良好；进行分段逐次压裂时，随着压裂处距钻孔孔口距离的增加，裂缝扩展所需压力相应增大。对留巷巷道压裂段和未压裂段进行了表面位移、煤柱应力监测，监测结果表明：留巷巷道变形主要以两帮变形为主，压裂段两帮和顶底板平均移近量比未压裂时分别降低约40.79%和69.80%；未压裂段的煤柱应力在接近工作面时出现峰值点，而压裂段的煤柱应力在距离工作面切眼后方200 m左右出现峰值点，定向水力压裂转移了煤柱上部应力峰值位置。