采矿与安全工程学报 ›› 2023, Vol. 40 ›› Issue (4): 704-713.doi: 10.13545/j.cnki.jmse.2022.0254

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复杂坚硬岩层井上下联合水力压裂控制技术研究

李云鹏,张宏伟,苏怀瑞,赵善坤,马富武,李海涛,李杨,孙德全,黄春慧   

  1. 1. 煤炭科学技术研究院有限公司,北京 100013; 2. 山东省深部冲击地压灾害评估工程实验室,山东 济南 250100; 3. 煤炭科学研究总院有限公司深部开采与冲击地压防治研究院,北京 100013; 4. 辽宁工程技术大学矿业学院,辽宁 阜新 123000; 5. 山东省煤田地质规划勘察研究院,山东 济南 250100
  • 出版日期:2023-07-15 发布日期:2023-07-26
  • 通讯作者: 李海涛,E-mail: catchyou@qq.com Tel: 010-84262301
  • 作者简介:李云鹏(1990— ),男,辽宁省辽阳市人,博士,从事矿山压力与矿井动力灾害防治方面的研究。

Research on control technology of coordinated hydraulic fracture under complicated hard rock strata condition

  • Online:2023-07-15 Published:2023-07-26
  • Supported by:
    国家自然科学基金项目(51874176);山东省深部冲击地压灾害评估工程实验室开放项目(鲁煤研开(2021)004号);煤炭科学技术研究院科技发展基金项目(2020CX-I-08)

摘要: 本文开展复杂坚硬岩层井上下联合水力压裂控制技术研究,基于板壳力学理论,揭示了坚硬岩层失稳临界弯曲应变能特征,提出了基于弯曲应变能指标的压裂目标层确定方法,建立了井上下联合水力压裂控制技术体系。以大同矿区石炭系特厚煤层综放开采矿井为工程背景,确定了井上下联合水力压裂技术方案,并进行了现场工业性试验。通过分析微震、液压支架工作阻力、巷道变形量监测数据和回采巷道超前支护形式等方面,验证了井上下联合控制技术的适用性和有效性。结果表明:井上下联合水力压裂控制技术可在坚硬岩层中形成明显裂缝,破坏了复杂坚硬岩层的整体性及其强度,平均来压步距减小了34.6%,平均液压支架工作阻力降低了约15.1%,平均超前巷道变形量减小了约35.0%。研究成果为复杂坚硬岩层控制开辟了新路径,可为复杂坚硬岩层的精准控制提供技术支撑。

关键词: 坚硬岩层, 特厚煤层, 板壳理论, 水力压裂, 微震监测, 液压支架工作阻力

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