近日，国家矿山安全监察局组织全国安全监察单位、煤炭企业和专家赴陕西彬长矿区小庄煤矿和孟村煤矿现场观摩了“人造解放层”防冲新技术。
解放层开采是防治煤矿冲击地压最有效的手段之一，但是解放层开采条件苛刻，全国只有少部分冲击地压矿井具备解放层开采条件。针对大部分顶板控制型冲击地压矿井只开采一层煤，无解放层开采的问题，中国煤科开采研究院于2018年在全国首次提出顶板千米顺层钻孔区域压裂“人造解放层”防冲理论与技术。
“人造解放层”防冲卸压系统
该技术针对冲击地压局部卸压范围小，连续性低，作业风险高等问题，以提供冲击启动载荷源的硬厚顶板为靶点，建立煤层厚硬顶板地面、井下水平孔分段区域致裂卸压系统，开展顶板千米顺层钻孔区域压裂“人造解放层”区域卸压，实现了冲击地压建设矿井“先压后建”；冲击地压生产矿井“先压后掘、先压后采”。通过井上下提前破坏冲击危险区域上覆顶板的完整性，使得载荷向更完整顶板区域迁移，从而为井下掘进、回采提供低应力作业大环境，也使得冲击地压丧失启动的重要载荷条件。
“人造解放层”防冲新技术，卸压范围大、作用时效长、防冲作业安全性高，弥补了井下局部卸压不足。彬长矿区孟村煤矿中央大巷每月几乎发生一次冲击地压，2020年孟村矿“5.24”冲击地压事故发生后，开采研究院冲击地压课题组受邀于2020年7月对孟村煤矿中央大巷复合构造区的冲击地压灾害开展“人造解放层”防冲新技术应用。通过在井下实施5个超长水平分段压裂钻孔，使复合构造区5条中央煤层大巷上方40m的砂岩顶板中形成“人造解放层”。该技术实施后，压裂区微震频次降低了44.3%，微震能量降低了83.3%，截止目前，未发生高能冲击事件。
防冲专家潘俊锋研究员介绍“人造解放层技术”
为进一步提高“人造解放层”的解放强度，开采研究院陆续在彬长矿区孟村煤矿401102工作面、401103工作面，小庄煤矿40302工作面，中煤能源大海则煤矿20101工作面开展地面区域压裂 “人造解放层”开采防冲技术研究。在实施“人造解放层”开采的区域，高能微震事件明显降低、低能微震事件增加，丛集效应弱化，开采扰动范围和强度也明显减小，同时周期来压强度降低，工作面片帮、巷道底鼓、两帮变形等矿压显现也极大缓和。截止目前，区域压裂“人造解放层”技术已陆续在蒙陕矿区具有冲击地压和强动压现象的近20个矿井进行了推广应用。
因其显著的应用成效，引起国家矿山局关注，2022年8月11日，全国瓦斯与冲击地压灾害防治现场会在彬长矿区召开，陕西煤业化工集团进行了 “人造解放层”防冲经验介绍，会后国家矿山局组织全国煤矿安全监管单位、煤矿企业及有关专家对“人造解放层”区域防冲技术应用进行了井上下现场观摩，与会人员收获甚大。
会议现场
行业专家井下观摩
当前，冲击地压防治仍属于探索性极强的世界性难题，区域压裂“人造解放层”可以实现顶板主导型冲击地压矿井“先压裂后建设、先压裂后掘进、先压裂后回采”，是一种区域性、超前性和主动性的源头防治冲击地压方法，为我国煤矿冲击地压和矿震灾害防治提供了一条新思路。
来源：科技日报
