顶板定向压裂应力转移保护采动大巷

doi:10.13545/j.cnki.jmse.2023.0364

采矿与安全工程学报 ›› 2023, Vol. 40 ›› Issue (5): 991-1002.doi: 10.13545/j.cnki.jmse.2023.0364

顶板定向压裂应力转移保护采动大巷

黄炳香,邵鲁英,赵兴龙,李浩泽,陈树亮

1. 中国矿业大学煤炭资源与安全开采国家重点实验室,江苏徐州221116;
2. 中国矿业大学低碳能源与动力工程学院,江苏徐州221116

出版日期:2023-09-15 发布日期:2023-09-13
通讯作者: 黄炳香，E-mail： huangbingxiang@cumt.edu.cn Tel： 13585398762
作者简介:黄炳香(1978— ),男,湖北省通城县人,博士,教授,主要从事压裂与煤系矿产共采方面的研究。
基金资助:
国家重点研发计划项目(2021YFC2902102)

Stress transfer to protect mining roadway by roof directional hydraulic fracturing#br#

Online:2023-09-15 Published:2023-09-13

摘要/Abstract

摘要： 回采动压和采空区悬顶引起的高静压能够通过关键岩层较为完整地传递到采动大巷,引起动载和静载叠加,造成采动大巷的围岩结构失稳大变形。为减小采动大巷的变形,提出并实施顶板定向压裂应力转移保护采动大巷的方法。该方法通过切断基本顶阻断动压和切断悬顶降低静压的方式,解决大巷受静压和动压双重影响致使巷道围岩结构失稳大变形问题。通过施加动载应力波模拟分析动压对巷道变形的影响规律,认为偏应力和有效应力的增加是动压致使巷道变形的主要原因,并给出最优压裂位置参数。在顾北煤矿13321工作面进行顶板定向压裂工业试验,顶板定向压裂水压力为20～35 MPa,压裂半小时内,裂缝扩展范围半径超过10 m,压裂裂缝连通范围的平均半径达到20 m,贯通范围的最大半径可达到40 m。顶板定向压裂成功地阻断了采动应力和采空区高应力向采动大巷的传播,回采末期停采前微震事件数降低了77％,动压影响范围减少了约200 m,降低了64％,底板胶带机巷两帮移近量减少86％,顶底板移近量减少93％。顶板压裂应力转移保护大巷的方法可以有效减少采动大巷变形。

关键词: 坚硬顶板, 采动大巷, 水压致裂, 裂缝扩展, 应力转移

中图分类号:

TD 353

黄炳香, 邵鲁英, 赵兴龙, 李浩泽, 陈树亮. 顶板定向压裂应力转移保护采动大巷[J]. 采矿与安全工程学报, 2023, 40(5): 991-1002.

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顶板定向压裂应力转移保护采动大巷

Stress transfer to protect mining roadway by roof directional hydraulic fracturing#br#

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