煤炭学报

作者：高瑞, 赵鸿杰, 于斌, 邵嗣华, 李勇, 李作泉, 杨文连, 李明, 苗伟东,

关键词：急倾斜煤层, 坚硬顶板, 冲击地压, 地面压裂,

坚硬顶板急倾斜煤层开采，受煤层倾角影响，坚硬顶板易大尺度悬顶，造成煤体夹持应力高，厚硬覆岩破断冲击动载强烈，易诱发急倾斜煤层冲击地压。为实现急倾斜煤层厚硬悬顶结构区域调控，提出一种急倾斜煤层冲击地压地面斜井区域压裂防控技术，削弱冲击力源，降低冲击风险。以甘肃靖远王家山煤矿为工程背景，分析矿井历年冲击地压案例及微震能量事件，明确急倾斜煤层冲击显现特征。研究了急倾斜煤层覆岩结构演化及破断动载扰动，给定冲击震源防控关键层；研究获得压裂影响采场煤岩体应力—能量场演化规律，揭示了急倾斜煤层厚硬覆岩地面压裂区域弱化减冲机理，研究表明：急倾斜坚硬覆岩应力及能量集中明显，其大范围悬顶结构在回转挤压作用下，造成低位—高位悬臂“支点”处应力极值达26.7、28.6 MPa。地面斜井压裂通过构建区域体积缝网，切断应力传递路径，同时使应力向深部煤岩体转移，改善采场应力水平，低位—高位悬顶结构应力极值分别降低14%、44%，能量极值降低10.5%、20.9%，卸压释能效果显著。给出了冲击震源防控层判定方法，建立了地面斜井布置全轨迹方程，现场开展了急倾斜煤层地面压裂工程实践，结果表明：地面压裂可形成沿岩层倾向分布、走向扩展、规模达400 m×200 m×50 m的体积缝网，实现厚硬覆岩区域压裂，杜绝了104 J级高能事件，震动波CT反演结果表明，压裂区波速异常系数An均在0.20以下，应力集中程度为中等及以下，波速梯度变化系数VG均在0.05以下，冲击危险程度为无。研究成果表明了地面斜井区域压裂防冲技术的可行性，形成了地面斜井压裂科学设计方法，为急倾斜煤层冲击地压防控提供了一种新型技术途径，完善了急倾斜煤层冲击地压防治体系。

来源：2026年第2期

《煤炭学报》期刊编辑部

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