摘要：煤矿巷道受煤层跨采影响产生的采动应力通常在其原岩应力的3倍以上，这是造成巷道严重变形的主要原因。本文从围岩应力控制的角度出发，提出了控制巷道变形的应力转移新技术，即通过水力切顶技术通过在坚硬顶板内部预先施工钻孔，然后在钻孔处进行高压水力预压裂，促使岩体沿预制钻孔方向形成人工裂隙，形成一定范围的围岩弱化区的方法，将硐室围岩附近因开采形成的高采动应力转移到围岩较深部，同时降低采动应力向巷道底板传递的强度，以此使被保护硐室处于应力相对较低的区域中，达到有效控制巷道变形的目的。
关键词：顶板压裂；应力转移；保护；大巷；技术
我国煤炭资源丰富，煤层赋存条件相对复杂，全国煤矿中属坚硬顶板的煤层约占三分之一，且分布在50％以上的矿区，造成应力过度集中，从而易导致强矿压显现和冲击地压。目前常采用的坚硬顶板治理方法大致可以归为四类：支撑法、爆破法、注水软化法和水力压裂法。其中，支撑法是一种传统的被动的支撑坚硬顶板的方法，其不能从根本上治理坚硬顶板，只能从支撑坚硬顶板角度来避免坚硬顶板突然冒落；爆破法可使顶板破断垮落，消除应力集中，释放顶板聚积的弹性能，从而减少冲击地压发生的可能和避免坚硬顶板大面积悬空的危害，但爆破法施工工序复杂、成本高、污染井下空气，甚至可能引发瓦斯爆炸和煤与瓦斯突出事故，故不安全；注水软化法较安全，可在井下平行作业，对生产影响小，但对于组成坚硬顶板的砂岩或石灰岩单纯的注水软化效果并不明显。水力压裂治理坚硬顶板的方法是通过压裂钻孔向目标层注入高压水以破坏坚硬顶板岩石的完整性，其对坚硬顶板的作用主要表现为压裂，其次还有软化的作用。水力压裂的方法相对于支撑法是一种主动的方法，相对于爆破法更安全，相对于注水软化法效果更显著。
1 概况
淮河能源集团顾桥煤矿1312（1）工作面为北二采区首采面，因本矿井的其它采区工作面停采后的动压对盘（采）区大巷影响大，造成大巷不同程度的变形。为减小工作面动压对盘（采）区大巷的影响，只能加大盘（采）区大巷保护煤柱的宽度，造成工作面有效采出煤炭资源量减少，同时影响被保护工作面的保护范围。
为减小工作面动压对对盘（采）区大巷的影响，同时多采出煤炭资源，可以采用顶板压裂应力转移的方法来保护盘（采）区大巷。
通过在工作面停采线处压裂距离11煤层顶板10.6 m的粉砂岩，减小采动应力对盘区大巷的影响，将粉砂岩层及上覆载荷的应力向采空区方向转移；同时切断距离11煤层39.6 m的粉砂岩，进一步阻断采动应力对盘区大巷的影响。
2 施工技术
2.1 方案设计
2.1.1 在1312（1）工作面架间压裂
在工作面到达暂定停采线后，拆除采煤机和刮板输送机，在回撤支架之前，在架间垂直于煤壁斜向前方施工一组钻孔，用于压裂距离煤层顶板10.6 m的粉砂岩层。具体钻孔布置参数如下：钻孔直径94 mm，钻孔深度20.6 m，钻孔间距20 m，靠近运输顺槽的首个钻孔距离巷帮10.4 m。
2.1.2 在斜巷施工钻孔压裂
在工作面停采前，在两条斜巷中布置钻孔，用于压裂距离煤层顶板39.6 m处的粉砂岩层，钻孔直径94 mm，钻孔的终孔间距20 m，钻孔终孔位置在同一条直线上且与停采线平行。具体各钻孔参数见表1。
表1 两条斜巷中的钻孔布置参数
2.2 钻孔压裂压力曲线情况
（a）G4补钻孔第一次水压力曲线
3 效果考察
我们在工作面及轨运顺车场对顶板进行水力压裂后，在临近的巷道共布置12个测站观察进行顶板水力压裂后的矿压观测，1312（1）运顺车场布置3个测点，分别为测点1、2、3；1312（1）轨顺车场共布置3个测点，分别为测点4、5、6；北二11-2盘区底板轨道巷共布置3个测点，分别为测点7、8、9；北二11-2盘区底板胶带机巷共布置3个测点，分别为测点A、B、C。测点每周观测一次，于1月20日开始观测，截止5月22日共持续观122天。
4 经济效益
顶板深浅点、两帮移近量、顶底板移近量对比发现顶板浅点离层最大变化25 mm，顶板深点离层最大变化18 mm，且观测后期变化量渐渐趋于稳定，两帮移近量最大变化150 mm，顶底板移近量最大变化150 mm，通过对比分析得出，水力压裂成功的将老顶的压力传递线路切断，使工作面面内、两巷及周围系统巷道所受应力大大降低，减少巷道的变形。
通过对顾桥矿1312（1）工作面实施水力切顶技术，主要是通过在坚硬顶板内部预先施工钻孔，然后在钻孔处进行高压水力预压裂，促使岩体沿预制钻孔方向形成人工裂隙，从而达到人工强制顶板预裂的目的。该方法与火工品爆破相比全过程无有毒有害气体产生、裂隙可控且预裂过程温和，安全性得到大大提高。
在水里压裂切顶作用下，钻孔注水位置顶板裂隙较大，工作面来压步距和悬顶面积较小，在收作期间，采空区顶板与煤壁侧铰接程度较低，来压步距变短，传递到工作面支架的载荷压力较小，有助于防止收作期间由于长时间不拉移支架而出现压架事故；1312（1）工作面拆除期间两巷变形很小，在不需要卧底的情况下巷道高度就能保证设备回撤，，节省了大量的卧底人工，缩短了拆除工期，并且应力传递范围也大大缩短，有利于附近系统行道维护。
实践证明该项技术切实可行，效果明显，值得在同类条件下煤层顶板推广使用。