煤炭工程

作者：代贵生

单位：中国石化长城能源化工有限公司，北京 100176

关键词：遗留煤柱 , 坚硬顶板 , 水力压裂 , 定向长钻孔 , 离散元模拟,

为有效控制神东矿区浅埋近距离煤层开采中遗留煤柱引发的强矿压灾害，保障上湾煤矿22105工作面安全回采，针对定向水力压裂技术对顶板应力的调控作用开展研究。通过理论分析，确定在距煤层顶板20m的厚硬粉砂岩层实施定向长钻孔分段水力压裂，采用BYW65/400型乳化液泵组执行“双封单卡”分段压裂工艺，并构建“遗留煤柱-坚硬顶板” UDEC离散元模型进行水力压裂模拟。研究表明：①工作面穿过遗留煤柱时，煤体边界突发断裂导致承载体系切落是强矿压灾害的主导成因；②压裂前工作面回采引发的超前支承压力影响范围显著大于压裂弱化顶板后，证实遗留煤柱下的应力集中与坚硬顶板对回采构成严重制约；③压裂形成的人工弱面促使顶板关键层有序垮落，采空区充填率大幅提升，与遗留煤柱形成协同支撑体系。现场应用表明，水力压裂技术有效实现了22105综采面煤壁高应力集中的转移与消散，保障了安全回采。研究成果证实，水力压裂技术可有效阻断高应力传递路径，为浅埋近距离煤层安全开采提供了工程示范。

来源：2025年第7期

《煤炭工程》期刊编辑部

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