厚硬顶板潜在矿震风险地面压裂预控技术

• Published in: 煤炭科学技术 Vol. 51; no. 11; pp. 1 - 11
• Main Authors: 王书文, 智宝岩, 杜涛涛, 杨光宇, 陆闯, 夏永学
• Format: Journal Article
• Language: Chinese
• Published: 中煤科工开采研究院有限公司,北京 100013 01.11.2023; 中国中煤能源集团有限公司,北京 100010%中煤陕西榆林能源化工有限公司,陕西榆林 719100%天地科技股份有限公司开采设计事业部,北京 100013
• Subjects: 可压裂性; thick and hard roof; pre-control technology; 预控技术; 矿震; 微震监测; fracturability; 厚硬顶板; 地面压裂; ground fracturing; microseismic monitoring; mine earthquake
• ISSN: 0253-2336
• DOI: 10.12438/cst.2023-1012

TD324; 具有厚硬顶板的矿井在采掘期间将面临矿震、矿压显现强烈的风险,易导致矿井发生动力灾害事故.为对此类风险隐患进行预控和防范,需要对矿井的厚硬顶板进行预控处理.采用现场调研、工程类比、理论分析、实验室试验和数值模拟的方法,对矿井岩层赋存特征、潜在矿震风险、厚硬顶板可压裂性和地面压裂预控矿震风险机理进行研究.理论分析得到具有厚硬顶板的矿井不仅存在单一工作面低位、高位厚硬顶板初次破断诱发矿震风险,也存在随矿井开采空间增大加剧高位厚硬顶板诱发矿震的风险性;蒙陕地区类似条件工程案例类比表明,具有厚硬顶板赋存条件、开采条件的矿井,自第 2个工作面开采始具有发生较高的矿震风险的可能;通过厚硬顶板可压裂性试验研究得到岩石脆性系数为 59%～143%,平均脆性矿物含量约 68%,综合表明所研究矿井的厚硬顶板可压裂特性较好;模拟对比分析得到在厚硬顶板预裂后,工作面超前支承压力集中程度和超前影响距离均明显降低.基于厚硬顶板的研究结果,提出了矿井地面压裂区域卸压矿震风险预控技术,即通过地面实施"L"型钻孔至厚硬顶板进行压裂,以降低厚硬顶板完整性和致密性.工程应用表明,在实施地面压裂区段中,井下压裂区域微震事件的最高频次降低了52.2%,微震事件的最大能量释放降低了56%,由此说明厚硬顶板的地面压裂预控技术成功降低了矿震风险,保障了工作面的安全顺利回采.