坚硬顶板水力致裂技术：控制临空巷道强矿压显现

"坚硬顶板水力致裂弱化控制临空巷道强矿压显现" 在长壁采煤作业中，经常会遇到一个特殊的问题，即一侧顺槽与相邻的采空区并存的情况。当煤层的顶板材质坚硬时，这种结构会导致临空巷道承受巨大的"静压"（侧向支承压力）。这是因为相邻工作面的采空区上方的顶板未能自然垮落，形成悬顶状态，给巷道带来持续的压力。同时，本工作面采空区的周期性悬顶及破碎，会释放出强烈的冲击载荷，产生"动压"（超前支承压力），这种动压进一步加剧了巷道的压力状况。静压与动压的共同作用，使得坚硬顶板下的长壁采煤工作面的临空顺槽在超前支护段反复出现冲击地压和大变形等强矿压显现现象，这对矿井安全构成了严重威胁。 针对这一问题，科研人员提出了一种新的解决方案，即利用定向水力致裂技术来控制临空巷道的强矿压显现。这种方法的主要思路是通过水力致裂切断相邻工作面的悬顶，并预裂本工作面的坚硬顶板，以此来减轻压力。设计了水力致裂钻孔的布局方式，确保在特定流量（如200L/min）的致裂泵条件下，单个致裂钻孔能产生至少10m的裂缝扩展长度，有效控制顶板范围可达20m以上。实践表明，这种方法有效地减少了临空巷道的侧向和超前支承压力，实现了应力的有效转移。 在中国的大同矿区同忻煤矿等多个煤矿进行了实地试验和应用，证明了水力致裂技术对坚硬顶板临空回采巷道的强矿压显现问题有显著的控制效果，保障了工作面的安全回采。相比传统的爆破放顶方法，水力致裂具有动力扰动小、作用距离远、单孔控制范围大、安全性高等优点，避免了传统方法的一些缺点。 关键词涉及到的关键概念包括坚硬顶板、长壁工作面、临空巷道、强矿压显现以及水力致裂。这些关键词反映了研究的核心内容和所应用的技术手段。中图分类号TD713则将该研究定位在矿业工程的领域内，具体是关于矿井开采过程中的力学问题和解决策略。