彬長(zhǎng)礦區(qū)沖擊地壓煤礦區(qū)域防沖措施調(diào)研分析

簡(jiǎn)軍峰，付田田

(1.陜西省能源局，陜西 西安 710016；2.陜西彬長(zhǎng)礦業(yè)集團(tuán)有限公司，陜西 咸陽(yáng) 712000)

0 引言

陜西的沖擊地壓最早發(fā)生于2013年1月，胡家河煤礦402盤(pán)區(qū)掘進(jìn)工作面首次出現(xiàn)強(qiáng)烈動(dòng)力現(xiàn)象、嚴(yán)重漏頂、底鼓、甚至設(shè)備移位等，當(dāng)時(shí)將其定義為“強(qiáng)礦壓”[1-2]。隨著彬長(zhǎng)礦區(qū)深部礦井的陸續(xù)建設(shè)，其它煤礦也相繼發(fā)生了類似的動(dòng)力現(xiàn)象，如2014年高家堡煤礦在掘進(jìn)一盤(pán)區(qū)3條大巷時(shí)也多次發(fā)生類似現(xiàn)象，這才引起了有關(guān)方面的重視。2015年，有關(guān)部門(mén)開(kāi)始將這種“強(qiáng)礦壓”確定為“沖擊地壓”，屬礦井的主要災(zāi)害之一。目前，彬長(zhǎng)礦區(qū)的12對(duì)生產(chǎn)礦井中，強(qiáng)沖擊危險(xiǎn)性礦井4對(duì)，中等沖擊危險(xiǎn)礦井3對(duì)，其余均為弱沖擊危險(xiǎn)礦井，沖擊地壓已成為彬長(zhǎng)礦區(qū)僅次于瓦斯、水的主要災(zāi)害。經(jīng)過(guò)近5年的不懈努力，各個(gè)煤礦在防治沖擊地壓方面已經(jīng)取得了一定的成績(jī)，但通過(guò)分析彬長(zhǎng)礦業(yè)公司5對(duì)礦井的區(qū)域防治措施，發(fā)現(xiàn)了一些不足，提出了相應(yīng)的對(duì)策建議，以期為同類礦井防沖工作提供借鑒。

1 礦區(qū)概況

彬長(zhǎng)礦區(qū)是全國(guó)14個(gè)大型煤炭基地之一，屬黃隴基地的中深部，位于陜西省彬州市及長(zhǎng)武縣境內(nèi)，礦區(qū)東西長(zhǎng)46 km，南北寬36.5 km，面積978 km2。含煤地層為中侏羅統(tǒng)延安組，主要可采煤層為4號(hào)煤，層厚0.15～43.87 m，平均10.64 m。埋藏南部淺，北、西部深，埋深300～800 m，最深達(dá)1 000 m。礦區(qū)劃分13個(gè)井田，生產(chǎn)建設(shè)規(guī)模為53.80 Mt /a。目前已經(jīng)建成大佛寺、胡家河、小莊、文家坡、孟村、高家堡、亭南、水簾、下溝、蔣家河、雅店及火石咀12對(duì)煤礦，分屬于陜西煤業(yè)化工集團(tuán)、山東能源集團(tuán)和陜西彬縣煤炭責(zé)任有限公司。其中陜西煤業(yè)化工集團(tuán)彬長(zhǎng)礦業(yè)公司下轄大佛寺、胡家河、小莊、文家坡、孟村5對(duì)生產(chǎn)礦井，生產(chǎn)能力29.0 Mt /a，各礦沖擊傾向性鑒定與沖擊危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 沖擊傾向性鑒定與沖擊危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)結(jié)果

2 區(qū)域防沖措施現(xiàn)狀及存在的問(wèn)題

2.1 區(qū)域防沖措施現(xiàn)狀

2.1.1 大佛寺煤礦

保護(hù)層開(kāi)采：大佛寺煤礦主采煤層為4上和4號(hào)煤層，4上距4號(hào)煤層0.80～45.55 m，平均17.05 m。4上煤層平均厚度2.88 m，4上煤層埋藏更淺，為便于4號(hào)煤層的巷道維護(hù)和沖擊地壓防治，大佛寺煤礦先開(kāi)采 4上煤工作面作為4號(hào)煤層的防沖保護(hù)層。

分區(qū)開(kāi)采：4號(hào)煤在401采區(qū)東、401采區(qū)西翼以及402采區(qū)北翼東、402采區(qū)西段4個(gè)采區(qū)間跳采；4上煤在411采區(qū)南翼、412采區(qū)南翼與403采區(qū)北翼東、403采區(qū)西段4個(gè)采區(qū)間跳采，均實(shí)現(xiàn)了4個(gè)分區(qū)間隔開(kāi)采，一區(qū)一面格局。

微震監(jiān)測(cè)：礦井區(qū)域監(jiān)測(cè)采用微震監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)了礦井全覆蓋。

2.1.2 胡家河煤礦

分區(qū)開(kāi)采：通過(guò)優(yōu)化盤(pán)區(qū)開(kāi)拓方式、巷道布置、和工作面開(kāi)采順序，礦井實(shí)現(xiàn)了在401盤(pán)區(qū)東翼、401盤(pán)區(qū)西翼和402盤(pán)區(qū)交替生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)了3個(gè)分區(qū)間隔開(kāi)采，一區(qū)一面開(kāi)采方式。

井下長(zhǎng)距離分段壓裂：在井下401111工作面回風(fēng)巷水倉(cāng)出水口1號(hào)孔進(jìn)行壓裂，壓裂孔深592 m，壓裂6段，壓裂范圍484～577 m，壓裂長(zhǎng)度93 m，恒定壓力穩(wěn)定在17～20 MPa。

微震監(jiān)測(cè)：礦井區(qū)域監(jiān)測(cè)采用微震監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)了礦井全覆蓋。

2.1.3 小莊煤礦

分區(qū)開(kāi)采：礦井已經(jīng)在二、三盤(pán)區(qū)進(jìn)行交替回采，五盤(pán)區(qū)接續(xù)。待3號(hào)煤五盤(pán)區(qū)首采面形成后，作為礦井配采工作面，與二、三盤(pán)區(qū)工作面交替生產(chǎn)。目前為2個(gè)分區(qū)間隔開(kāi)采，一區(qū)一面的開(kāi)采方式。

微震監(jiān)測(cè)：礦井區(qū)域監(jiān)測(cè)采用微震監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)了礦井全覆蓋。

2.1.4 文家坡煤礦

分區(qū)開(kāi)采：41盤(pán)區(qū)→42盤(pán)區(qū)，41盤(pán)區(qū)布置一個(gè)4104長(zhǎng)壁綜采放頂煤工作面，4105為接續(xù)工作面。

微震監(jiān)測(cè)：礦井區(qū)域監(jiān)測(cè)采用微震監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)了礦井全覆蓋。

2.1.5 孟村煤礦

孟村煤礦屬于建設(shè)礦井。

調(diào)整中央大巷層位：為保障中央大巷安全使用，對(duì)中央帶式輸送機(jī)大巷、中央二號(hào)輔運(yùn)大巷和中央二號(hào)回風(fēng)大巷斷層構(gòu)造區(qū)域的層位進(jìn)行調(diào)整，將以上3條巷道的層位調(diào)整至巖層中。

施工專用輔助運(yùn)輸通道：在401盤(pán)區(qū)輔助運(yùn)輸巷最北側(cè)施工一條連通403盤(pán)區(qū)的專用輔助運(yùn)輸通道，設(shè)計(jì)長(zhǎng)度2 760 m，該通道作為401102工作面回采期間，403盤(pán)區(qū)作業(yè)人員及輔助運(yùn)輸進(jìn)出的雙重安全通道。

2.2 區(qū)域防沖措施存在的問(wèn)題

通過(guò)分析各個(gè)礦井地質(zhì)條件、采掘工作面施工作業(yè)，結(jié)合井下現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際調(diào)研，目前沖擊地壓區(qū)域治理存在6個(gè)共性問(wèn)題。

2.2.1 開(kāi)拓布局未安排分區(qū)開(kāi)采

礦井開(kāi)拓設(shè)計(jì)時(shí)，未考慮采煤工作面分區(qū)跳采有利于防沖的實(shí)際，導(dǎo)致采掘接續(xù)緊張。為緩解采掘接續(xù)矛盾，回采巷道經(jīng)常采取雙巷掘進(jìn)，導(dǎo)致接續(xù)工作面順槽受2次回采擾動(dòng)，巷道壓力增大，回采巷道支護(hù)抗沖擊能力降低[3-5]。

2.2.2 主要大巷抗沖擊能力差

主要大巷保護(hù)煤柱寬度較小，部分區(qū)域巷道布置密集，交叉點(diǎn)多，增大了在巷的應(yīng)力集中。主要大巷服務(wù)時(shí)間長(zhǎng)，上覆頂板巖層一般較為堅(jiān)硬，沖擊威脅較大，抗沖擊能力差。

2.2.3 區(qū)段煤柱留設(shè)不合理

各礦當(dāng)前均留設(shè)15～30 m的區(qū)段煤柱，區(qū)段煤柱留設(shè)較大，造成應(yīng)力集中程度較高，回采巷道底鼓嚴(yán)重，幫部煤體松散。動(dòng)力顯現(xiàn)及巷道變形加劇。

2.2.4 區(qū)域監(jiān)測(cè)的范圍和探頭布置不能滿足要求

大巷掘進(jìn)工作面，未在迎頭區(qū)域單獨(dú)布置微震探頭。利用大巷及相鄰回采工作面已布置的微震探頭對(duì)掘進(jìn)巷道進(jìn)行微震監(jiān)測(cè)，范圍超出規(guī)定，或無(wú)法形成至少3個(gè)有效監(jiān)測(cè)點(diǎn)的要求，監(jiān)測(cè)效果較差。

2.2.5 復(fù)合災(zāi)害未能實(shí)現(xiàn)協(xié)同治理

礦井多種災(zāi)害并存，同時(shí)面臨沖擊地壓、水害、瓦斯、火災(zāi)、頂板等災(zāi)害的疊加影響。在災(zāi)害治理過(guò)程中存在相互影響、相互制約的因素。多災(zāi)害耦合條件下的協(xié)同治理，是當(dāng)前面臨的一個(gè)亟待解決的問(wèn)題。

2.2.6 采區(qū)地質(zhì)探測(cè)不足

采區(qū)內(nèi)構(gòu)造應(yīng)力對(duì)沖擊地壓的發(fā)生起到主導(dǎo)作用。隨著采煤機(jī)械化程度的提高，采(盤(pán))區(qū)的范圍越來(lái)越大，區(qū)內(nèi)隱伏構(gòu)造將是潛在的沖擊危險(xiǎn)源。

3 區(qū)域防沖的對(duì)策建議

3.1 區(qū)域防沖規(guī)劃

防治沖擊地壓是采礦工程和巖石力學(xué)領(lǐng)域面臨的一項(xiàng)世界性難題，其致災(zāi)機(jī)理尚未研究清楚，相關(guān)防治技術(shù)手段仍需完善，沖擊地壓災(zāi)害與礦井開(kāi)采深度、開(kāi)采強(qiáng)度密切相關(guān)[6-8]。開(kāi)展沖擊地壓源頭治理，應(yīng)從區(qū)域防沖規(guī)劃入手。

3.1.1 合理開(kāi)拓布局

2018年8月1日《防治煤礦沖擊地壓細(xì)則》施行以前，孟村煤礦已按照初步設(shè)計(jì)施工了4條中央大巷，大巷均布置于4號(hào)煤層中。經(jīng)后期鑒定，4號(hào)煤具有強(qiáng)沖擊傾向性，評(píng)價(jià)具有強(qiáng)沖擊危險(xiǎn)性。近幾年，中央膠帶大巷斷層構(gòu)造區(qū)域多次發(fā)生沖擊，給礦井生產(chǎn)帶來(lái)很大困難。目前煤礦正在調(diào)整開(kāi)拓布局，擬將大巷層位調(diào)整到巖層中，附近的高家堡煤礦也有類似情況。新建煤礦在可行性研究階段，就要認(rèn)真落實(shí)沖擊傾向性評(píng)估和沖擊危險(xiǎn)性鑒定。嚴(yán)重沖擊地壓煤層從設(shè)計(jì)開(kāi)始，開(kāi)拓巷道及采(盤(pán))區(qū)接續(xù)應(yīng)充分考慮沖擊地壓的影響，達(dá)到“一井多區(qū)、一區(qū)一面、交替開(kāi)采”的布置格局。

3.1.2 開(kāi)采解放層

大佛寺煤礦選擇4上煤層作為保護(hù)層，先采4上煤層，再采4號(hào)煤組織生產(chǎn)，較好地解決了4號(hào)煤開(kāi)采期間的沖擊地壓?jiǎn)栴}。開(kāi)采保護(hù)層在煤層群開(kāi)采條件下防治沖擊地壓，已經(jīng)證明是行之有效的方法，但在實(shí)施過(guò)程中，還需研究煤層間距，選擇上保護(hù)層還是下保護(hù)層、保護(hù)層的煤層厚度、保護(hù)層開(kāi)采的時(shí)間以及保護(hù)范圍等，確保達(dá)到降低應(yīng)力及沖擊危險(xiǎn)的目的。胡家河、小莊、文家坡煤礦，后期有3號(hào)煤、4上煤等煤層局部可采，到期可借鑒大佛寺煤礦開(kāi)采經(jīng)驗(yàn)，先行開(kāi)采上部煤層，再開(kāi)采下部煤層。

3.1.3 合理確定工作面開(kāi)采順序

在不考慮沖擊地壓影響條件下，采區(qū)的首采工作面往往選擇從采區(qū)中開(kāi)采條件最好的工作面開(kāi)始，后期可能形成一個(gè)或多個(gè)孤島工作面，這在彬長(zhǎng)礦區(qū)先期建設(shè)的多個(gè)礦井均存在類似情況?！斗乐蚊旱V沖擊地壓細(xì)則》實(shí)施以后，嚴(yán)重沖擊地壓礦井不得開(kāi)采孤島煤柱，沖擊地壓煤層開(kāi)采孤島煤柱前，煤礦企業(yè)應(yīng)當(dāng)組織專家進(jìn)行防沖安全開(kāi)采論證。過(guò)去留下來(lái)的孤島煤柱，一是造成了資源浪費(fèi)，二是為開(kāi)采下層煤留下隱患。從防治沖擊地壓角度出發(fā)，在設(shè)計(jì)工作面時(shí)，應(yīng)保證合理的開(kāi)采順序，從源頭上安排生產(chǎn)計(jì)劃，堅(jiān)持順序回采，不留孤島煤柱。

3.1.4 合理留設(shè)煤柱

受沖擊地壓影響的護(hù)巷煤柱基本上有兩類，一是區(qū)段煤柱，二是大巷煤柱。胡家河煤礦開(kāi)采煤層厚度大且堅(jiān)硬，403盤(pán)區(qū)埋深650～780 m，工作面回采巷道間煤柱設(shè)計(jì)寬度均為50 m，根據(jù)防沖設(shè)計(jì)，調(diào)整為屈服煤柱寬度6 m。大巷煤柱設(shè)計(jì)為80 m，根據(jù)沖擊情況，調(diào)整為200 m。調(diào)整后，煤柱壓力明顯減小。區(qū)段煤柱附近應(yīng)力集中程度大，易發(fā)生沖擊地壓。大巷服務(wù)年限長(zhǎng)，保護(hù)煤柱易受采空影響。留設(shè)煤柱時(shí)，應(yīng)結(jié)合實(shí)際情況，分析影響范圍，合理留設(shè)煤柱。

3.1.5 合理確定工作面長(zhǎng)度

從應(yīng)力分布角度來(lái)看，當(dāng)工作面長(zhǎng)度增加時(shí)，對(duì)沖擊危險(xiǎn)的影響較小，另外，在保證產(chǎn)量的前提下，加長(zhǎng)工作面可以有效地控制推進(jìn)速度，避免出現(xiàn)推進(jìn)速度過(guò)快的情況，減小沖擊地壓發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)。目前，胡家河煤礦采煤工作面長(zhǎng)度為180～200 m，小莊煤礦采煤工作面平均長(zhǎng)度為196 m。研究表明，工作面長(zhǎng)度在從150 m變化至300 m時(shí)，側(cè)向支承壓力的影響范圍與工作面長(zhǎng)度增加前相差不大，工作面超前支承壓力的峰值大小及影響范圍變化也不甚明顯[9-11]。相同條件下，工作面長(zhǎng)度增加，工作面的頂板破壞高度也隨之增加，但超過(guò)一定長(zhǎng)度之后，趨于穩(wěn)定狀態(tài)。根據(jù)彬長(zhǎng)礦區(qū)現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)，工作面長(zhǎng)度增加，來(lái)壓步距減小，但由于頂板破壞高度及面積的增加，使得整體支架的受力增加。因此工作面長(zhǎng)度增加對(duì)巷道及采場(chǎng)圍巖的應(yīng)力分布影響較小，對(duì)頂板活動(dòng)影響較為明顯，有利于防止出現(xiàn)大面積懸頂現(xiàn)象。

3.1.6 合理的采掘速度

彬長(zhǎng)礦區(qū)強(qiáng)、中等及弱沖擊危險(xiǎn)區(qū)域的掘進(jìn)速度分別不超過(guò)10 m/d、12.4 m/d和14.8 m/d。強(qiáng)、中等及弱沖擊危險(xiǎn)區(qū)域的采煤工作面推進(jìn)速度分別不超過(guò)4.0 m/d、6.4 m/d和8.0 m/d。確定合理的推進(jìn)速度，是在保障礦井合理產(chǎn)能基礎(chǔ)上，防范沖擊地壓發(fā)生的有效措施。根據(jù)彬長(zhǎng)礦區(qū)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)于不同沖擊危險(xiǎn)區(qū)域暫定不同的掘進(jìn)及回采速度，避免忽快忽慢，避免高開(kāi)采強(qiáng)度，否則會(huì)對(duì)上覆頂板及采場(chǎng)圍巖帶來(lái)強(qiáng)烈的擾動(dòng)。并應(yīng)根據(jù)地質(zhì)和開(kāi)采技術(shù)條件以及各監(jiān)測(cè)手段取得的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，以確定出適合礦井的合理的回采速度。

3.1.7 合理的采煤方法

采煤方法的不同、巷道布置形式的不同、頂板管理方法的不同，煤巖體在掘進(jìn)和回采過(guò)程中礦山壓力及其分布規(guī)律也顯著不同，發(fā)生沖擊地壓的危險(xiǎn)性也各異。整體來(lái)看，彬長(zhǎng)礦區(qū)煤層結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，厚度較大，采用分層綜采放頂煤長(zhǎng)壁式采煤方法，從沖擊地壓影響來(lái)看，由于工作面上方頂煤作為直接頂，在頂板來(lái)壓時(shí)起到對(duì)頂板壓力的緩沖作用，原則上有利于沖擊地壓的防治。但由于礦井設(shè)計(jì)的工作面較長(zhǎng)，采高及采區(qū)面積都比較大，上覆厚硬巖層賦存明顯，頂板活動(dòng)比較強(qiáng)烈，存在一定的沖擊危險(xiǎn)，因此在回采過(guò)程中還應(yīng)加強(qiáng)頂板活動(dòng)的監(jiān)測(cè)，并提高工作面支架初撐力和超前支護(hù)強(qiáng)度。

3.1.8 合理的支護(hù)方式

回采巷道采用“錨桿+錨索+W鋼帶”聯(lián)合支護(hù)，地質(zhì)構(gòu)造等特殊區(qū)段注漿加固或桁架支護(hù)，局部煤體破碎區(qū)段采用噴漿封閉。開(kāi)拓巷道采取“錨桿+錨索+異型鋼帶+噴砼”聯(lián)合支護(hù)，采用高密度支護(hù)實(shí)現(xiàn)一次支護(hù)到位，對(duì)斷層破碎帶增加“注漿+架棚”的補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)措施。

一般采用綜采放頂煤液壓支架支護(hù)。工作面回風(fēng)順槽推廣使用液壓支架進(jìn)行超前支護(hù)；運(yùn)輸順槽采用超前液壓支架+單體液壓支柱超前支護(hù)，超前支護(hù)范圍不小于120 m。優(yōu)化巷道抗沖擊支護(hù)體系，開(kāi)展沖擊危險(xiǎn)區(qū)域巷道支護(hù)效果評(píng)價(jià)工作，優(yōu)化動(dòng)靜載疊加作用下巷道抗沖擊支護(hù)體系，切實(shí)強(qiáng)化煤層巷道抗沖擊能力。通過(guò)對(duì)堅(jiān)硬頂板支護(hù)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，降低了沖擊地壓對(duì)巷道的破壞程度，減少了巷道維護(hù)工程量。

3.2 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

彬長(zhǎng)礦區(qū)大佛寺煤礦、胡家河煤礦和小莊煤礦分別采用的是ARAMIS M/E微震監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，文家坡煤礦采用1套KJ551微震監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，孟村煤礦采用1套SOS微震監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，個(gè)別煤礦還安裝了2套微震監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，形成相互協(xié)同，印證的監(jiān)測(cè)模式。各系統(tǒng)基本均能實(shí)現(xiàn)礦山震動(dòng)定位、震動(dòng)能量計(jì)算及震動(dòng)的危險(xiǎn)評(píng)價(jià)。

但各微震監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)范圍，能量、頻次的側(cè)重點(diǎn)略有不同，在建立礦區(qū)數(shù)據(jù)共享、遠(yuǎn)程操作、量級(jí)統(tǒng)一的區(qū)域監(jiān)測(cè)共享平臺(tái)，將各礦現(xiàn)有監(jiān)測(cè)系統(tǒng)整合，實(shí)現(xiàn)公司—礦的實(shí)時(shí)傳輸系統(tǒng)存在一定的難度。當(dāng)然，實(shí)現(xiàn)沖擊地壓遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)平臺(tái)資源共享、專家診斷、在線預(yù)警、提供信息服務(wù)、加快防沖決策還有大量工作要做。

3.3 區(qū)域治理措施

3.3.1 壓裂技術(shù)原理

目前，孟村和胡家河煤礦均開(kāi)展了區(qū)域防沖的治理。孟村煤礦引進(jìn)了地面水平井壓裂和井下長(zhǎng)距離分段壓裂技術(shù)，胡家河煤礦開(kāi)展了井下長(zhǎng)距離分段壓裂適應(yīng)性研究。根據(jù)監(jiān)測(cè)情況，其效果比較理想，能夠有效降低巖層應(yīng)力集中，減弱沖擊危險(xiǎn)，推廣價(jià)值較高，但投入較大。后期，根據(jù)孟村和胡家河煤礦實(shí)踐情況，適時(shí)在其他各礦推廣這2種壓裂技術(shù)。水力壓裂技術(shù)是利用高壓水作為介質(zhì)，在限定的封孔空間里，巖體在高壓水的作用下克服巖體的最小主應(yīng)力與抗拉強(qiáng)度發(fā)生破裂并產(chǎn)生裂隙。巖體的原生裂隙和壓裂產(chǎn)生的裂隙，通過(guò)氣、固、液多相多場(chǎng)耦合，使裂隙進(jìn)一步擴(kuò)展和延伸矩型，形成具有一定寬度、長(zhǎng)度的人工裂縫，從而實(shí)現(xiàn)油氣增產(chǎn)、巖體增透、卸壓等目的。

3.3.2 地面水平井壓裂

地面水平井分段壓裂技術(shù)通過(guò)地面實(shí)施水平井，對(duì)堅(jiān)硬頂板進(jìn)行分段壓裂技術(shù)改造，釋放地層應(yīng)力，實(shí)現(xiàn)工作面范圍內(nèi)上覆堅(jiān)硬頂板區(qū)域弱化，降低采煤工作面回采期間大面積堅(jiān)硬頂板跨落可能帶來(lái)的沖擊地壓風(fēng)險(xiǎn)。目前常用的技術(shù)有多級(jí)壓裂、清水壓裂、水力噴射壓裂、重復(fù)壓裂和同步壓裂等。鉆探技術(shù)難度大，需要對(duì)地層情況進(jìn)行分析，施工的不確定因素多。針對(duì)堅(jiān)硬頂板水平井壓裂裂縫擴(kuò)展的監(jiān)測(cè)，常借用石油領(lǐng)域的監(jiān)測(cè)手段，即在地面布置監(jiān)測(cè)微震測(cè)點(diǎn)，通過(guò)微震事件發(fā)生的位置判斷整個(gè)壓裂過(guò)程不同壓裂段的裂縫擴(kuò)展情況。與石油相比，煤礦堅(jiān)硬頂板水平井壓裂對(duì)于裂縫擴(kuò)展范圍的精準(zhǔn)性具有更高的要求，需要針對(duì)水平井每一段壓裂的擴(kuò)展范圍進(jìn)行精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)。

3.3.3 井下長(zhǎng)距離分段壓裂

井下長(zhǎng)距離分段壓裂技術(shù)在石油開(kāi)采、瓦斯治理等方面已成熟應(yīng)用，其核心原理是通過(guò)對(duì)煤層巨厚頂板實(shí)施定向長(zhǎng)鉆孔分段水力壓裂，使巨厚頂板逐層垮落，形成連續(xù)有效支撐，降低頂板能量的突然釋放，大幅度減少礦震的發(fā)生頻率和強(qiáng)度。

通過(guò)綜合分析礦井地質(zhì)條件、施工工藝、技術(shù)資料，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際，制定巨厚頂板定向長(zhǎng)鉆孔分段水力壓裂工藝技術(shù)方案，包括前期資料方案、設(shè)備準(zhǔn)備，分段水力壓裂現(xiàn)場(chǎng)工程試驗(yàn)，現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)跟蹤，數(shù)據(jù)整理及綜合分析，編制項(xiàng)目研究報(bào)告及成果驗(yàn)收5個(gè)環(huán)節(jié)。其中，分段水力壓裂現(xiàn)場(chǎng)工程試驗(yàn)是重中之重。通過(guò)由內(nèi)向外分段注入高壓水，使巖層產(chǎn)生裂隙，從而避免大面積頂板突然垮落產(chǎn)生強(qiáng)烈震動(dòng)。通過(guò)實(shí)踐，進(jìn)一步探索適合礦井定向長(zhǎng)鉆孔分段水力壓裂礦震防治技術(shù)，并通過(guò)實(shí)踐論證，力爭(zhēng)形成國(guó)內(nèi)其他沖擊地壓礦井可借鑒和推廣應(yīng)用的成熟技術(shù)。

4 結(jié)語(yǔ)

據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前全國(guó)有沖擊地壓礦井133處，陜西22處，占到全國(guó)的六分之一。這22處礦井大多分布在彬長(zhǎng)礦區(qū)，并且是投產(chǎn)時(shí)間不長(zhǎng)的新建礦井。這些礦井在設(shè)計(jì)建設(shè)階段均沒(méi)有涉及沖擊地壓相關(guān)內(nèi)容，防沖設(shè)計(jì)先天不足，開(kāi)拓布局及采掘接續(xù)等不能滿足防沖要求，產(chǎn)生了沖擊地壓防治的不利條件，失去了主動(dòng)防治沖擊地壓的先機(jī)，致使生產(chǎn)后治理難度很大。近幾年，經(jīng)過(guò)沖擊傾向性鑒定和沖擊危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)，彬長(zhǎng)礦區(qū)的礦井均為沖擊地壓礦井，沖擊危險(xiǎn)性由南向北逐漸增大。因此，防沖工作要在正確認(rèn)識(shí)沖擊地壓發(fā)生機(jī)理的基礎(chǔ)上，按照調(diào)布局、調(diào)接續(xù)的區(qū)域性防沖源頭治理先行，局部防沖措施跟進(jìn)的原則，加強(qiáng)組織保障、技術(shù)保障、管理保障，特別是資金投入，加強(qiáng)與科研單位的合作，使沖擊地壓防治工作取得實(shí)效。