顶板不同区域压裂程度覆岩采动响应特征 - 邬建宏; 潘俊锋; 冯美华; 陆闯; 高家明; 闫耀东; 马宏源 (煤炭学报, 2024)
TD803; 为了获得顶板不同区域压裂程度下覆岩活动规律及其响应特征,进而为区域压裂防治顶板主导型冲击地压提供借鉴.首先根据地面区域压裂施工期间的微震监测结果,刻画了微震缝网的平面扩展形态,并依据微震缝网对工作面的覆盖程度进行区域划分;然后基于理论分析揭示了区域压裂超前释放累积应力和能量、覆岩结构调控控制载荷源以及压裂层自身"缓冲吸能"作用机理;之后分析了不同回采区域的微震事件迁移特征、日总能量频次特征、能量频次核密度分布特征及工作面超前和倾向的采动影响范围;最后对比分析了不同回采区域的矿压显现宏观特征及支架工作阻力变化特征.研究结果表明:微震活动时空响应特征与区域压裂程度有着密切联系,压裂充分区、压裂不充分区和未压裂区 3个回采区域分别呈现"高频次、低能量""高频次、高能量"和"高频次、高能量"微震响应特征,微震能量频次核密度分布与其具有一致性,区域压裂后微震活动度和丛集效应降低,且微震事件分布呈现从工作面前方向工作面后方迁移和聚集的趋势;覆岩采动影响范围与区域压裂程度成反比,区域压裂能够缩小悬臂长度,切断载荷传递路径,从而减小超前和倾向采动影响范围,压裂充分区和压裂不充分区与未压裂区相比,超前采动影响范围分别减小 20.6%、14.7%,倾向采动影响范围分别减小 21.5%、10.0%;区域压裂能够有效缓和矿压显现强度,区域压裂对厚硬岩层整体性及其强度进行弱化,使覆岩破断块体减小且能够有序及时垮落,压裂充分区和压裂不充分区与未压裂区相比,周期来压规律不明显、来压强度低,持续来压时间缩短,来压时间间隔增大,来压次数减少;综合不同回采区域覆岩采动响应特征,在针对厚硬顶板开展水平井区域压裂施工时,应确保区域压裂缝网有效覆盖工作面及巷道两侧煤柱区域,且避免在工作面形成未压裂区.