煤炭学报

作者：马玉镇, 高永涛, 朱斯陶, 潘俊锋, 夏开文, 张修峰, 姜福兴, 刘金海, 王冰, 陈洋, 闫才,

关键词：地面水力压裂, 冲击地压, 颗粒流模拟, 坚硬顶板,

针对煤矿地面水力压裂防冲机理不明、防冲效果评价方法缺失问题，以孟村煤矿401102工作面水力压裂施工为研究背景，采用理论分析、现场监测、颗粒流数值模拟等方法，研究了地面水力压裂后采场覆岩结构与厚硬关键层运动形式及过程调控机制，分析了实施地面水力压裂后厚硬关键层运动形式及过程变化诱发动载荷扰动影响特征与覆岩结构变化对采掘空间静载积聚程度影响特征，揭示了煤矿地面水力压裂防冲机理，提出了煤矿地面水力压裂防冲效果评价方法并进行了应用，结论如下：地面水力压裂施工将完整的厚硬岩层沿主压裂缝破断为多个压裂岩段，厚硬岩层运动形式及过程被调控为回转或滑移运动，其运动产生的矿震能量及采场等效附加扰动应力降低，此外采场覆岩结构的调控导致采场静载积聚程度发生变化，超前支承压力水平降低，冲击危险区范围减小；与采场静载相比，地面水力压裂措施调控动载效果更为显著，通过理论计算，401102工作面压裂后覆岩运动附加等效采场扰动应力为1.72 MPa，走向支承压力峰值为42.26 MPa，冲击危险区影响范围为12 m，比未采取压裂措施相比分别降低了76.0%、8.5%、47.8%；压裂颗粒流数值模型中，压裂主裂隙为上覆岩层结构发育提供了路径，加速了压裂层位附近裂隙发育延展，促使压裂岩段发生回转或滑移运动，采场最终覆岩裂隙发育高度增加30 m，各测点走向支承压力峰值平均降低5.16 MPa；计算401102工作面防冲效果评价参数W=0.62，综合评定压裂防冲效果为优秀。

来源：2024年第11期

《煤炭学报》期刊编辑部

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