基于煤层应力的水力致裂防冲机理与试验研究

高厚^1,2，赵武胜^1,3，曹怀轩⁴，谢华东⁴，邢天海⁵，郑有雷⁵

1. 中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学与工程国家重点实验室2. 中国科学院大学3. 兖矿集团有限公司博士后科研工作站4. 兖州煤业股份有限公司东滩煤矿5. 兖州煤业股份有限公司济三煤矿

摘 要：为了从煤层应力角度研究水力致裂的防冲机理,首先进行了理论分析并提出了空间应力梯度概念来表征冲击地压危险性,随后进行了煤层顶板水力致裂现场试验,利用应力在线监测系统,监测得到了致裂前后及工作面推进过程中煤层应力的变化。水力致裂前后,煤层应力变小。采动影响下,煤层应力不断增加,直至达到应力峰值,随后迅速减小。水力致裂后,煤层应力峰值位置向深部移动,峰值处煤层应力增值下降,开采过程中煤层应力的空间应力梯度最大值也得到降低。结果表明:煤层顶板水力致裂可以降低煤层应力,达到卸压效果;可以减小开采过程中煤层应力的局部集中,降低煤层应力的空间应力梯度。

关键词：水力致裂;冲击地压;预防;煤层应力;应力监测;