综采工作面切眼水力压裂放顶研究与实践
韩阳红 吴健伟
（1.山西阳城阳泰集团竹林山煤业有限公司，山西 阳城 048105；
2.晋城华友机电设备有限公司，山西 晋城 048000）
煤矿坚硬顶板岩石强度高，短期内不易垮落，一旦垮落，常造成设备损坏或瓦斯事故[1-3]。我国坚硬难垮顶板的煤层超30%[4,5]，主要以深孔爆破为主方法控制，但其瞎炮和残炮处理困难，震动危害性大，顶板垮落面积难以控制，且易诱导瓦斯事故。定向水力压裂技术可有效解决深孔爆破技术面临的技术难题[4,6]。
基于传统爆破控顶技术弊端及水力压裂技术优势，山西阳城竹林山煤业有限公司采用定向水力压裂法开展1404 工作面切眼初次放顶实践。
竹林山煤业为高瓦斯矿井，3 号煤层为现采煤层，位于山西组中下部，上距下石盒子组底砂岩（K8）约26.58 m，下距K7 砂岩约9.58 m。煤层平均厚4.48 m，为全区稳定可采煤层。煤层伪顶为碳质泥岩，直接顶为泥岩或砂质泥岩，厚7.92～8.49 m，平均8.12 m。伪顶及直接顶板较松软，伪顶随煤垮落，基本顶较稳定，一般不易冒落，在开采后3～5 d 自然零星冒落。基本顶细砂岩干燥状态下抗压强度为30.70 MPa，单向抗拉强度为1.20 MPa，抗剪强度4.46 MPa，凝聚力4.93 MPa，内摩擦角38°36′，属中等坚硬岩石。1404 工作面地表基本为山地，无地面建筑设施，盖山厚度为395～420 m，平均为405 m。
未采用强制措施处理坚硬顶板前，1404 运输顺槽北部1405 工作面采空区回风巷基本顶无法正常垮塌，450～700 m 处出现底鼓、两帮移近现象，部分巷道变形较大，底鼓最大量超过2.0 m，移近量最大达到1.8 m。同时，机头超前段受横向（东部）和纵向（北部）应力叠加的影响，超前段顶板下沉量最大已超过2.0 m，两帮移近量最大已超过2.0 m，超前支护困难。
根据顶板岩层结构、岩层厚度、岩性及采高共布置3 种类型的水力压裂钻孔，分别为L、S 和H 孔。L 孔和S 孔各8 个，两顺槽H 孔12 个，切眼内H孔11 个。钻孔设计示意图如图1。
图1 钻孔设计示意图（m）
1404 运输顺槽钻孔设计：从1404 工作面切眼煤柱往外9.5 m 处布置第1 个压裂钻孔H4 孔，距左帮煤柱1 m 处，第2、第3 及第4 个钻孔间距为10 m，长度为终孔垂直距离19.0 m；
在右...
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