彬長礦業：在陜西煤炭系統率先應用高壓水力預裂頂煤治災新技術

“截至5月末，我礦在40309工作面回風巷超前段已完成兩類4個高壓水力預裂頂煤鉆孔，有效壓裂范圍10m?！北蜷L礦業公司小莊礦防沖隊技術員武亮說。 科學規劃、試驗研究、方案制定、設備引進、隊伍組織、技術培訓、安全管理、過程監督......今年以來，在陜西煤業的大力支持下，彬長礦業攜手陜煤技術研究院多措聯動，在陜西煤炭系統率先應用高壓水力預裂頂煤治災新技術。 我國煤炭資源分布南少北多、東少西多，目前中東部煤炭資源幾近枯竭，而在新疆、內蒙西部、陜西、寧夏等地區相繼發現特厚乃至巨厚煤層。隨著煤炭開采向深部轉移，特厚煤層發生沖擊地壓的案例也越來越多。彬長礦區自然條件復雜，水、火、瓦斯等各種災害威脅嚴重。2013年以來，受地域環境、煤體性能、采掘活動等多方因素影響，沖擊地壓災害在胡家河、孟村等礦井顯現，由于多種致災因素相互交織疊加，治理難度大。 近年來，針對礦區沖擊地壓災害特性，彬長礦業與國內知名科研院校合作成立課題組，加強基礎研究，實施技術攻堅，科學確立了“預測預報、逢掘（采）必卸、不卸不掘（采）、強卸強支”的“十六字”防治方針，探索建立了煤體和底板局部卸壓、堅硬頂板深孔斷頂、全斷面短錨索巷道支護的一體化聯合災害控制解危技術，合理引進了微震、地音、應力在線等監測預警系統，全面形成了主動預防、培訓教育、預測預報、措施解危、效果檢驗、安全防護“六位一體”綜合防治措施，實現了礦井震動次數和釋放能量級別的大幅減少。同時，產學研協力攻堅，持續發力，深入研究特厚堅硬煤層分層放頂煤開采條件下沖擊地壓的預警及與防治技術，著力在災害機理認識、預測預報手段、治理方法措施上取得新突破。 沖擊地壓是煤礦最嚴重的災害之一，到目前為止，國際巖石力學界和采礦工程界的專家學者都給予廣泛的關注和投入，進行了大量研究工作，但沖擊地壓的防治依然是世界性難題。為了有效減少沖擊地壓的發生，目前常用的治理方法有大直徑鉆孔卸壓、煤體卸壓爆破、頂板卸壓爆破、煤層注水卸壓等防沖措施。 高壓水力預裂技術是使用高壓注水泵通過鉆孔向煤巖層壓入高壓水，以高壓水沖壓孔內煤巖孔壁以破壞煤體、巖體結構，使煤巖層內產生裂縫或者使原來的閉合裂隙被壓開形成新的裂隙。該技術項目主要包括：高強封孔、高壓水預裂、保壓注水、預裂監測等主要工序。 傳統的頂煤預裂方式采用爆破卸壓、斷頂，存在爆破時易造成有害氣體超限、中斷生產、成本較高、工序繁雜危險性大、孔內殘留的有害氣體干擾了防滅火指標氣體判識預警等諸多缺點。高壓水力預裂技術利用工業水，施工成本低、綠色環保、操作安全，不干擾正常生產、適用多種礦井條件、破壞堅硬煤巖層完整性及結構、潤濕弱化煤巖強度、緩沖吸能，且能降低煤巖體的溫度，延緩煤體氧化升溫，利于防滅火管理。 高壓水力預裂頂煤治災新技術可以降低工作面實體煤上方堅硬頂板和頂煤的巖體結構及強度，使煤巖層卸壓，減弱頂板動載荷，減弱沖擊礦壓能量產生與釋放。該技術可起到初采初放及末采煤體卸壓、沖擊地壓解危、防治工作面頂板大面積垮落、提高頂煤冒放等作用，以解決煤炭開采過程中遇到的堅硬厚（高瓦斯）煤巖層采動引起的一系列動力災害。 該公司目前在小莊礦率先實施的高壓水力預裂頂煤鉆孔共有兩類，一類為“放煤孔”，開孔與回風巷巷道頂板成35°夾角，方位朝向運輸巷，孔長約為22.5m，孔底垂直深度12.75m；另一類為“斷頂孔”，開孔與回風巷巷道頂板成75°夾角，孔長45m，孔底垂直高度約為43.46m。 該技術項目開創了高壓水力預裂頂煤治災技術在陜西煤礦沖擊地壓解危方面的先河，也標志著該公司沖擊地壓綜合防治技術體系建設邁出了新步伐、進入了新階段。該技術項目理念前瞻，綜合治災技術優勢突出，經濟效益顯著，具有廣闊的推廣應用前景。（彎桂清 唐洪） ...