华晋焦煤沙曲二矿切顶护“巷”一举多得

前不久，华晋焦煤沙曲二矿的科研项目——“深部煤层坚硬顶板定向长钻孔水力压裂区域卸压关键技术及应用”，荣获了中国安全生产协会第六届安全科学技术奖一等奖。该矿总工程师杨博向记者介绍，这一技术聚焦目前矿井采动动压危害最棘手的难题——压力控制及巷道围岩稳定性等核心问题。为矿井煤炭安全开采尤其是深部开采提供了可借鉴、可推广的技术路径。

这两年，沙曲二矿和许多深部开采矿井一样，越采越深，矿压显现问题越发严重。以该矿4305工作面为例，按传统工艺留设宽煤柱护巷，结果不仅近5000吨煤炭资源无法采出，后续巷道维修投入每年就达120万元，即便如此，巷道变形问题仍反复出现，安全隐患始终悬在头顶。

如何破解“安全与资源”两难困局？2022年，矿上联合多家科研院校，组建专项技术团队，历经一年科研攻关、两年现场实践，成功研发“定向长钻孔水力压裂区域卸压关键技术”，逐步构建起深部开采动力灾害防治新技术体系。

这套技术的核心在于精准钻孔、水力压裂、主动卸压，也就是技术团队首先要精准找到岩层关键层这一压力源头，随后利用水力压裂技术在坚硬岩层中制造可控裂缝，切断压力传递路径，实现对岩石的主动松绑。这样可以大大弱化岩层整体结构，促使顶板及时、平稳、可控垮落，从根源上化解矿压风险。

为确保技术的科学性与可靠性，技术团队下足了功夫。他们建模型、做试验，把岩体结构、地应力、压裂参数之间的耦合关系摸了个透，还引入人工智能协同驱动，成功搭建起囊括“水力压裂多因素正交实验模型”“物理信息神经网络模型”和“非连续块体模拟与人工智能协同驱动方法”等内容的技术体系。值得一提的是，团队还结合裸眼分段压裂工艺，创新提出“高位切断应力传递+低位促进顶板垮落”协同卸压方法，有效破解了高瓦斯矿井强矿压与瓦斯突出相互叠加的风险，为矿井安全增加多层防护屏障。

技术到底好不好，得拿到现场去试一试。

沙曲二矿4306、4307工作面埋深达430米，顶板硬、瓦斯高。团队在停采线前方10米的位置，精准布设3个定向长钻孔，总长1290米，分三段对600米长的顶板区域实施压裂。全程用智能化设备实时监测，压裂12小时后，监测数据就显示：顶板岩层出现均匀裂缝，压力开始有序释放——一切都在预期之中。

两个工作面干下来，效果立竿见影：巷道周边压力集中现象明显缓解，顶板下沉和两帮鼓出的变形量降幅均超过50%。最直观的变化是，4307工作面的巷道维修周期从原来的3个月延长到了12个月，巷道维修费用节省约340万元。同时，宽煤柱从20米缩到了5米，两个工作面多采出煤炭4300多吨，直接增收约270万元。

切顶护“巷”，一举多得。这一技术实现了从“被动维修”到“主动卸压、源头治理”的转变，保障了沙曲二矿自身安全高效精益生产的同时，还构建起一套可复制、可推广的煤炭开采动压灾害防治技术体系，为煤炭行业深部安全开采提供重要样本。