煤炭工程

作者：高家明,秦续峰,朱彦飞,杨光宇,程世忠,陈学慧,李岩

单位：1. 中煤科工开采研究院有限公司，北京 1000132. 矿山顶板灾害防控国家矿山安全监察局重点实验室，北京 1000133. 中煤科工（西安）开采工程技术有限公司，陕西 西安 7100004. 内蒙古伊泰广联煤化有限责任公司，内蒙古 鄂尔多斯 017200

关键词：煤层顶板 , 厚硬岩层 , 地面压裂 , 压裂缝网 , 水垂比 , 岩层弱化 , 定向射孔,

针对地面水力压裂技术在煤矿顶板弱化领域应用时所面临的浅埋深、地层应力复杂、构造发育、煤层起伏以及邻近采空区等诸多难题, 展开地面压裂弱化煤层厚硬顶板的关键技术与工程应用研究。研究结果显示：从岩层结构改造层面来看，借助预制缝网破坏局部岩层，以此降低其结构承载力；从岩层物性改性角度而言，通过压裂注入压力的辐射作用消除岩层局部应力集中区域，促使岩层朝着应力均质状态发展。研究提出了基于理论计算与裸眼测井实测相结合的压裂目标层位判别方法；结合地层描绘以及漂浮接箍工具的应用，对钻井轨迹高精度控制及大水垂比套管下放技术予以改进；采用定向射孔、缝网高效暂堵与转向技术，达成近井筒区缝网方向及规模的控制；同时构建缝网动态监测与回采期间井地数据融合分析方法。在工程实践过程中，分别开展多目标层垂直井、浅埋深大水垂比水平井压裂弱化应用，成功达成多目标层位动态优化、缝网单侧暂堵转向、煤层间钻孔轨迹精准控制、2.82大水垂比套管完井以及缝网方向与规模控制等技术目标，最终构建起煤矿厚硬顶板地面压裂弱化技术体系。

来源：2025年第10期

《煤炭工程》期刊编辑部

查看煤炭工程杂志2025年第10期