近日，國家礦山安全監(jiān)察局組織全國安全監(jiān)察單位、煤炭企業(yè)和專家赴陜西彬長礦區(qū)小莊煤礦和孟村煤礦現(xiàn)場觀摩了“人造解放層”防沖新技術。
解放層開采是防治煤礦沖擊地壓最有效的手段之一，但是解放層開采條件苛刻，全國只有少部分沖擊地壓礦井具備解放層開采條件。針對大部分頂板控制型沖擊地壓礦井只開采一層煤，無解放層開采的問題，中國煤科開采研究院于2018年在全國首次提出頂板千米順層鉆孔區(qū)域壓裂“人造解放層”防沖理論與技術。
“人造解放層”防沖卸壓系統(tǒng)
該技術針對沖擊地壓局部卸壓范圍小，連續(xù)性低，作業(yè)風險高等問題，以提供沖擊啟動載荷源的硬厚頂板為靶點，建立煤層厚硬頂板地面、井下水平孔分段區(qū)域致裂卸壓系統(tǒng)，開展頂板千米順層鉆孔區(qū)域壓裂“人造解放層”區(qū)域卸壓，實現(xiàn)了沖擊地壓建設礦井“先壓后建”；沖擊地壓生產礦井“先壓后掘、先壓后采”。通過井上下提前破壞沖擊危險區(qū)域上覆頂板的完整性，使得載荷向更完整頂板區(qū)域遷移，從而為井下掘進、回采提供低應力作業(yè)大環(huán)境，也使得沖擊地壓喪失啟動的重要載荷條件。
“人造解放層”防沖新技術，卸壓范圍大、作用時效長、防沖作業(yè)安全性高，彌補了井下局部卸壓不足。彬長礦區(qū)孟村煤礦中央大巷每月幾乎發(fā)生一次沖擊地壓，2020年孟村礦“5.24”沖擊地壓事故發(fā)生后，開采研究院沖擊地壓課題組受邀于2020年7月對孟村煤礦中央大巷復合構造區(qū)的沖擊地壓災害開展“人造解放層”防沖新技術應用。通過在井下實施5個超長水平分段壓裂鉆孔，使復合構造區(qū)5條中央煤層大巷上方40m的砂巖頂板中形成“人造解放層”。該技術實施后，壓裂區(qū)微震頻次降低了44.3%，微震能量降低了83.3%，截止目前，未發(fā)生高能沖擊事件。
防沖專家潘俊鋒研究員介紹“人造解放層技術”
為進一步提高“人造解放層”的解放強度，開采研究院陸續(xù)在彬長礦區(qū)孟村煤礦401102工作面、401103工作面，小莊煤礦40302工作面，中煤能源大海則煤礦20101工作面開展地面區(qū)域壓裂 “人造解放層”開采防沖技術研究。在實施“人造解放層”開采的區(qū)域，高能微震事件明顯降低、低能微震事件增加，叢集效應弱化，開采擾動范圍和強度也明顯減小，同時周期來壓強度降低，工作面片幫、巷道底鼓、兩幫變形等礦壓顯現(xiàn)也極大緩和。截止目前，區(qū)域壓裂“人造解放層”技術已陸續(xù)在蒙陜礦區(qū)具有沖擊地壓和強動壓現(xiàn)象的近20個礦井進行了推廣應用。
因其顯著的應用成效，引起國家礦山局關注，2022年8月11日，全國瓦斯與沖擊地壓災害防治現(xiàn)場會在彬長礦區(qū)召開，陜西煤業(yè)化工集團進行了 “人造解放層”防沖經驗介紹，會后國家礦山局組織全國煤礦安全監(jiān)管單位、煤礦企業(yè)及有關專家對“人造解放層”區(qū)域防沖技術應用進行了井上下現(xiàn)場觀摩，與會人員收獲甚大。
會議現(xiàn)場
行業(yè)專家井下觀摩
當前，沖擊地壓防治仍屬于探索性極強的世界性難題，區(qū)域壓裂“人造解放層”可以實現(xiàn)頂板主導型沖擊地壓礦井“先壓裂后建設、先壓裂后掘進、先壓裂后回采”，是一種區(qū)域性、超前性和主動性的源頭防治沖擊地壓方法，為我國煤礦沖擊地壓和礦震災害防治提供了一條新思路。
來源：科技日報
