2023年2月Feb.,2023doi：10.3969/j.issn.1672-9943.2023.01.014大采高工作面初采关键顶板水力预裂控制技术研究胡威1，刘江伟2，祁连光1（1.淮北矿业股份有限责任公司许疃煤矿，安徽亳州233528；2.山东科技大学能源与矿业工程学院，山东青岛266590）［摘要］许疃煤矿72#煤层因顶板坚硬造成初次垮落步距大，极易引起工作面瓦斯超限。对此，研究采用高效的水力致裂技术，在顶板岩层中预先产生大量的水压裂缝，降低顶板岩层的完整性，减小工作面的初次垮落步距，保证工作面安全生产。当工作面机巷推进17m、风巷推进16.6m时，工作面顶板大面积垮落；设计断裂位置位于煤壁前方10m，这与顶板完全垮落的位置一致，说明水力压裂对断裂位置实现了可控；与未采取强制放顶措施对比，工作面初放步距由原来的26~30m降低到了压裂后的10~12m，垮落步距减小了58%，压裂效果非常显著。采取措施前，工作面垮落往往从工作面中部开始断裂，采取措施后，顶板断裂从工作面一侧开始，逐渐扩大，垮落形态由常规的整体一次断裂变为分段多次断裂，初次断裂的剧烈程度变得缓和。［关键词］坚硬顶板；水压裂缝；切顶；初次放顶［中图分类号］TD327.2［文献标识码］B［文章编号］1672-9943（2023）01-0044-040引言在大采高综采工作面回采完成后，悬空的煤层顶板在矿山压力及重力的作用下发生垮落。合理的垮落步距能够减少对矿山岩体的冲击程度。由于部分坚硬难垮顶板岩石强度高、节理发育程度较低，综采完成后大面积悬顶在大采高作用下带来更大的重力势能，悬顶达到一定长度突然发生断裂，产生飓风对井下人员和设备造成严重的伤害，也极易引发冲击地压等大规模的地质灾害［1］。除此之外，大空间的采空区聚集了大量的瓦斯，当工作面冲入新鲜风流时含氧量上升，容易引发瓦斯爆炸。针对大采高综采工作面放顶这一问题，国内外专家学者进行了大量的研究，提出了采用超前预裂顶板的方式控制顶板垮落，其主要方式有深孔爆破预裂、二氧化碳预裂及水力压裂等。虽然爆破法施工简单，但是仍然存在很多问题，比如管理成本高、环境污染大、安全隐患高。研究表明，水力压裂能够较好地解决这一问题。水力压裂最早被用于石油天然气开采中，将高压水挤入需要改造的含气储层，以达到提高储层渗透率、提高石油产量的目的。许多专家学者对水力压裂技术进行了扩展和改进，水力压裂技术被广泛地应用于各种复杂工程之中。袁亮［2］对水力压裂在瓦斯抽采增透方面进行了大量的研究，提出随着水力化技术措施...
