屯兰矿现回采8#煤,其顶板主要为石灰岩、砂岩,属坚硬难垮落顶板。回采过后端头落山经常形成大面积悬顶,不仅造成上、下隅角瓦斯积聚,而且顶板一旦垮落还容易形成飓风,直接影响安全生产。为切实解决这项难题,屯兰矿引进水力压裂新技术,彻底治理采煤工作面端头落山悬顶。
为防止和消除此类隐患,屯兰矿一直以来采取退锚卸压,即拆除巷道原支护顶帮锚杆、锚索;切顶眼卸压,即使用风钻在端头打设双排密集切顶眼弱化顶板,随工作面循环进行;破碎剂进行涨裂,即在打好的顶眼内装填高效无声破碎剂进行预裂顶板;深孔爆破切顶卸压等措施进行治理。但这些措施存在工序繁琐、劳动强度大、效率低、效果差、影响生产等不足。
2020年7月,屯兰矿在18402工作面轨道顺槽进行了水力压裂治理悬顶试验。目前,施工钻孔30个(设计孔深40m、孔径56mm、仰角50°、间距8米),压裂钻孔22个,已进入落山2个孔,顶板均及时垮落,没有出现大面积悬顶问题,效果明显。
水力压裂技术是指以水为介质,在钻孔压裂段预制裂缝,控制水力压裂裂纹扩展方向,使顶板岩层定向压裂、破坏顶板岩层的完整性,进而削弱顶板的强度和整体性,使顶板能够分层分次垮落,缩短初次来压和周期来压步距,达到减小或消除坚硬难垮落顶板对工作面回采的危害。该技术主要包括钻孔、封孔、高压水压裂、保压注水等工序。
该技术的优点体现在:它是以水为介质,取材方便、成本低;设备系统简单、用人少;与爆破相比,工程量小(施工钻孔数量少),施工速度快;既可超前回采进行,也可与回采平行作业,不影响生产;作业安全性好,治理效果好。