定向水力压裂技术对煤层安全开采的影响分析

"陷落柱影响煤层安全开采的数值模拟分析" 本文主要探讨了陷落柱对煤层安全开采的影响以及如何通过定向水力压裂技术进行防治。通过对葛亭煤矿3301工作面掘进过程中遇到岩溶陷落柱问题的研究，利用FLAC3D数值模拟软件建立了三维模型，模拟分析了采煤工作面推进过程中的垂直应力和围岩应变变化。 在实际应用中，当工作面接近陷落柱时，垂直应力和围岩应变会发生显著变化。研究发现，工作面在距离陷落柱约20米左右时，变形速度明显加快，最终推过陷落柱后的最大变形量不超过200毫米。此外，采用定向水力压裂技术对顶板处理后，水力压裂裂缝的扩展半径约为20至25米，能有效控制顶板垮落。例如，在XV1305工作面，顶板在推进14米后开始垮落，7天内老顶垮落完成，初次来压步距约35米，周期来压步距平均15.5米，且来压强度较低，回风上隅角悬顶长度和宽度均控制在4米以内，降低了瓦斯积聚的风险。 定向水力压裂技术的应用显著改善了巷道稳定性。在回采期间，巷道两帮的最大移近量为116毫米，顶底板最大移近量为50毫米，表明巷道在超前压力段未出现异常情况。该技术使得寺河二号井15#煤层顶板能够分层分次垮落，降低了顶板压力，解决了悬顶面积大引发的安全隐患。 参考文献中列举了多个关于水力压裂在煤矿开采中应用的研究，如冯彦军和康红普的研究展示了定向水力压裂在控制坚硬难垮顶板方面的试验成果，黄炳香等人探讨了煤岩体水力致裂理论和工艺技术，康红普和冯彦军进一步研究了定向水力压裂下煤体应力监测和演化规律。这些研究为理解陷落柱影响下的煤层开采提供了理论支持和技术借鉴。 通过数值模拟和实际应用案例，文章强调了陷落柱对煤矿安全生产的威胁，并提出定向水力压裂技术作为一种有效的解决方案，可以降低顶板压力，控制巷道变形，从而保障煤矿的安全生产。这项技术的应用对于解决类似地质条件下的煤层开采问题具有重要指导意义。