■ 本报通讯员 乔 娜 王庆雄 白 龙

近年来，神东煤炭持续加大科技创新力度，在煤炭开采核心技术攻关、产学研深度融合等方面取得重大突破。其中，“神东矿区顶板水力压裂成套技术与装备研究及应用”项目被中国煤炭工业协会鉴定为达到国际领先水平。

神东煤炭大部分矿井为浅埋深赋存矿井，煤层顶板赋存多层厚硬岩层。综采工作面初采时，顶板难以及时垮落，容易在采空区形成大面积悬顶，基本顶来压时顶板垮落，形成飓风与巨大冲击，造成人员伤害和设备损坏，严重影响安全生产。部分矿井受开采布置及回采动压影响，巷道变形严重。

面对诸多复杂的顶板灾害难题，要想在应对矿井灾害治理方面取得成绩、在煤炭生产方面取得丰硕成果，革新生产技术成了重中之重。

神东煤炭于2015年引进并创新发展顶板水力压裂成套技术，应用于坚硬顶板强矿压治理。经过多年创新，成功将技术应用扩展至坚硬煤体、冲刷地质异常体、夹矸层弱化等灾害治理中，为矿井安全高效生产提供保障。

2017年，神东布尔台煤矿工作面煤壁片帮、巷道帮鼓及底鼓现象明显，解决坚硬顶板强矿压问题是保障矿井安全生产的当务之急。随着各矿井开采范围和深度的增加，越来越多的矿井受到顶板灾害威胁，强矿压问题接踵而来。考虑到常规爆破及短钻孔水力压裂覆盖区域小、工程量大、成本高，且爆破易产生一氧化碳等有毒有害气体等问题，技术革新成为必由之路。

“石油、天然气开采使用的压裂装备，通过高压水力作用改变岩石物理性质，从而增加岩层的渗透性。”神东煤炭生产管理部负责人介绍道。

尽管煤炭开采地下压裂场景和石油、天然气开采中的地面压裂不同，但解决问题的原理是值得借鉴的。神东煤炭在此基础上不断创新，与科研院所联合，结合井下作业受限条件，着力于设备小型化改造和功能性开发，研发出适用于井下的顶板水力压裂成套技术。

从理论研究到设备创新，该技术首次在布尔台煤矿落地实践，通过向工作面中部煤层顶板施工定向长钻孔，并分段进行水力压裂，实现坚硬顶板人工弱化改造。

“工作面易片帮、漏顶，得打起十二分精神时刻观察，经常要拉移支架超前支护。这次在通过压裂治理区域时，工作面顶板条件好多了，大大减少了工作强度。”神东布尔台煤矿采煤机司机王挺说。

采煤机司机的主观感受，是客观数据的支撑。通过水力压裂，工作面来压期间支架阻力由平均48.2兆帕降至38.1兆帕，来压步距由24米~30米降至17米~21米，采空区悬顶面积显著减小。这一组有力的数据表明神东煤炭应用顶板水力压裂成套技术有效可靠，探索出解决坚硬顶板强矿压问题的全新路径。

发展不停歇，创新不止步。神东煤炭安全高效的生产节奏，对工艺效率提出新的要求。在总结成功经验基础上，神东技术人员又将思考聚焦在工艺改进提升上，可以简单理解为：既要做到少打钻孔，又能压裂更远的距离。

看似困难的问题，神东技术人员总能找到最优解。在探索实践过程中，技术人员研发出深孔水力压裂安全高效作业机器人，实现水力压裂作业自动化大幅提升，提高安全性和作业效率。同时，开发出不同排量压裂泵，对不同压裂泵配置相应管道系统及封孔系统，丰富了压裂成套设备系列。

水力压裂技术的发展历程是边研发边实践、边应用边推广，在应用中成熟，在实践中不断丰富。治理范围不仅涵盖坚硬顶板强矿压、上覆遗留煤柱强矿压领域，还在坚硬煤体、冲刷地质异常体、夹矸层弱化等方面得到丰富应用，前景广阔。

上湾煤矿工作面平均煤厚达到9.05米，煤层坚硬、韧性大，与之对应的是在回采中截割困难、推采速度慢、截齿消耗量高、采煤机故障多发。通过对治理坚硬顶板的原理迁移，对厚硬煤层进行弱化改造，提高了工作面回采效率，减少了回采设备损耗，降低了生产成本。

在公司丰富应用场景和成熟技术实践中，水力压裂技术具有钻孔轨迹精确可控、有效压裂段长度大、压裂裂缝延展半径大等优势，与传统大直径钻孔卸压、煤层注水软化、煤层或顶底板爆破解危卸、常规浅孔水力压裂等治理方式相比，从技术、经济、环保等多个维度都凸显出优势与效益。

随着改革向更深层次挺进，神东煤炭将积极应变，全力实施科技突围工程，加强关键核心技术攻关，坚定走好能源创新之路。