煤炭工程 ›› 2026, Vol. 58 ›› Issue (7): 45-54.doi: 10.11799/ce202607007
张泽飞,李 明
1. 山西天地王坡煤业有限公司,山西 晋城 048021
2. 中煤科工开采研究院有限公司,北京 100013
摘要:
针对王坡煤业3206孤岛工作面巷道在回采期间强采动应力、围岩难以控制的实际工程难题,综合运用工程地质分析、覆岩结构理论、现场测试、数值模拟及现场工业性试验等方法。基于对工作面覆岩结构运动规律的分析,揭示了其围岩变形的核心机理在于高位坚硬顶板的悬臂效应与侧向采空区应力传递的耦合作用;通过现场测试,确定了以区段煤柱上方40m处砂岩交互层为目标的定向长水平孔水力压裂关键层位。数值模拟结果表明:实施区域压裂后, 巷道煤柱侧应力峰值由38MPa显著降低至20MPa;顶板下沉、底鼓及两帮移近量降幅分别达46.7%、61.0%和49.8%~52.1%;围岩塑性区面积由116.3m2缩小至69m2,缩减40.7%;关键层垂直平均应力由20.8MPa降至16.9MPa,应力分布趋于平缓。现场工程应用监测数据验证了该技术的有效性:工作面周期来压平均步距由17m减小至11.6m,降幅32.2%;平均动载系数由1.75降至1.42;巷道顶板下沉、底鼓及两帮移近量平均降幅分别为58.8%、47.9%与51.2%,围岩变形速率最大降低87.36%;支架工作阻力分布向低阻区间显著转移。研究表明,通过针对高位关键层实施定向水力压裂以切断侧向应力传递路径,可显著改善高应力孤岛工作面巷道的围岩稳定性。
中图分类号: