采矿与安全工程学报 ›› 2025, Vol. 42 ›› Issue (6): 1324-1335.doi: 10.13545/j.cnki.jmse.2024.0292

• 论文 • 上一篇    下一篇

采煤工作面双层坚硬悬顶水力压裂可控竖向切顶方法

刘江伟1,刘耀友1,刘长友2,余鑫2   

  1. 1. 山东科技大学能源与矿业工程学院,山东青岛266590;2. 中国矿业大学矿业工程学院,江苏徐州221116
  • 出版日期:2025-11-15 发布日期:2025-11-20
  • 通讯作者: 刘江伟,E-mail: jiangweiliu@cumt.edu.cn,Tel: 15162119505
  • 作者简介: 刘江伟(1986— ),男,山东省潍坊市人,讲师,博士,从事矿山水力压裂及岩石力学方面的研究。
  • 基金资助:
     山东省自然科学基金项目(ZR2022ME112)

Controllable vertical cutting method for double-layer hard roofs in mining faces using hydraulic fracturing

  • Online:2025-11-15 Published:2025-11-20

摘要: 首次提出一种水力压裂沿煤壁竖向断裂方法,可利用顶板岩层的弯曲变形产生的水平附加张拉应力,通过合理布置压裂点以促进水压裂缝的竖向起裂和扩展,从而达到竖向切断顶板的目的。研究揭示了最大水平拉应力的水力裂缝竖向起裂、扩展的力学机理;分析出高位石灰岩层的合理断顶位置距离煤壁更远,且随着悬顶长度、厚度、弹性模量及煤层弹性垫层系数的变化,断顶位置深入煤壁的距离逐渐增加,随着埋深的增加,合理断顶位置深入煤壁的距离略有增加。在西山煤电集团有限公司东曲煤矿18311工作面的工程应用中,该方法有效形成了竖向水压裂缝,成功切断了石灰岩层并促使灰岩顶板及时垮落。该方法具有可靠性和实用性,为现场施工提供了有效的指导。

关键词: 水压裂缝, 竖向扩展, 穿层扩展, 多岩层压裂, 顶板断裂

中图分类号: