厚硬顶板潜在矿震风险地面压裂预控技术

作     者：王书文 智宝岩 杜涛涛 杨光宇 陆闯 夏永学 WANG Shuwen;ZHI Baoyan;DU Taotao;YANG Guangyu;LU Chuang;XIA Yongxue

作者机构：中国中煤能源集团有限公司北京100010 中煤陕西榆林能源化工有限公司陕西榆林719100 天地科技股份有限公司开采设计事业部北京100013 中煤科工开采研究院有限公司北京100013 

基　　金：国家重点研发计划资助项目(2022YFC3004604) 中煤集团重大科技专项资助项目(20211BY001) 

出 版 物：《煤炭科学技术》 (Coal Science and Technology)

年 卷 期：2023年第51卷第11期

页      码：1-11页

摘      要：具有厚硬顶板的矿井在采掘期间将面临矿震、矿压显现强烈的风险,易导致矿井发生动力灾害事故。为对此类风险隐患进行预控和防范,需要对矿井的厚硬顶板进行预控处理。采用现场调研、工程类比、理论分析、实验室试验和数值模拟的方法,对矿井岩层赋存特征、潜在矿震风险、厚硬顶板可压裂性和地面压裂预控矿震风险机理进行研究。理论分析得到具有厚硬顶板的矿井不仅存在单一工作面低位、高位厚硬顶板初次破断诱发矿震风险,也存在随矿井开采空间增大加剧高位厚硬顶板诱发矿震的风险性;蒙陕地区类似条件工程案例类比表明,具有厚硬顶板赋存条件、开采条件的矿井,自第2个工作面开采始具有发生较高的矿震风险的可能;通过厚硬顶板可压裂性试验研究得到岩石脆性系数为59%~143%,平均脆性矿物含量约68%,综合表明所研究矿井的厚硬顶板可压裂特性较好;模拟对比分析得到在厚硬顶板预裂后,工作面超前支承压力集中程度和超前影响距离均明显降低。基于厚硬顶板的研究结果,提出了矿井地面压裂区域卸压矿震风险预控技术,即通过地面实施“L”型钻孔至厚硬顶板进行压裂,以降低厚硬顶板完整性和致密性。工程应用表明,在实施地面压裂区段中,井下压裂区域微震事件的最高频次降低了52.2%,微震事件的最大能量释放降低了56%,由此说明厚硬顶板的地面压裂预控技术成功降低了矿震风险,保障了工作面的安全顺利回采。

主 题 词：厚硬顶板 矿震 地面压裂 可压裂性 预控技术 微震监测 

学科分类：081901[081901] 0819[工学-海洋工程类] 08[工学] 0708[理学-地球物理学类] 0818[工学-交通运输类] 0837[0837] 

核心收录：

D　O　I：10.12438/cst.2023-1012

馆 藏 号：203124993...