一、项目背景
煤炭资源为不可再生资源，随着社会发展、工业需求开采量的增大，资源会越来越少，通过科学技术有效的多回收煤炭资源尤为重要。
水压致裂技术1947年在美国堪萨斯州试验成功，起初主要作为油、气井增产增注的主要措施，现已广泛用于低渗透油、气田工程，水利水电工程、地热资源开采、核废料储存、地应力测量等领域以及用于解释和研究地下注浆工程、火成岩的侵入过程。
自20世纪50年代以来，国内外学者根据应用领域的不同，对水力压裂进行了理论研究，或进行了试验研究，取得了大量卓有成效的研究成果。也有学者将其引入到坚硬煤岩体的处理和控制上，这些都为进一步研究和完善水力压裂控制坚硬难垮顶板提供了理论和试验基础。
某矿将水压致裂技术应用于综放工作面端头放煤，有效的杜绝了资源浪费，具有一定的先进性及创新性。
二、研究内容
1.技术方案
水力压裂技术能够有效控制煤矿坚硬难垮顶板不仅取决于控顶原理和方法，而且与控顶设备及仪器密切相关。技术性能稳定、可靠、精度高的设备与仪器是控顶能否成功的关键。某矿技术管理团队通过水压致裂应用领域的技术成果，结合综放工作面两端头顶煤冒落性不充分的条件进行扩展应用，提高煤炭资源回收率。
2.关键技术
（1）为保障综放工作面两端头煤层的顺利垮落，在工作面两顺槽端头每隔10m各布置一组水力压裂孔，每组布置两个钻孔，孔径65mm，钻孔角度为45°及60°，孔深为7m，其中45°孔在孔底进行开槽，60°孔在4.5m位置开槽。
（2）水压致裂。利用预制横向切槽钻头在压裂孔横向切槽，退出钻杆，利用然后利用注水管将跨式膨胀型封隔器推入钻孔切槽处，对封隔器加压，从而达到对横向切槽段封孔的目的。最后，连接高压注水泵、水压仪和注水管，对封隔段进行注水压裂，压裂过程中，利用水压仪监测泵压的变化。
3.工艺流程
（1）钻孔开槽
首先利用大功率地质钻机专用钻头在顶板上打孔。根据围岩条件，钻头直径为65 mm，孔深根据顶板煤层的厚度及钻孔的角度确定，钻孔的角度可根据所需压裂面角度的变化而确定，钻孔的水平投影与巷道的水平夹角一般为70°～75°；第二步，换上特殊的可开槽钻头，在钻孔的底部开一个直径约为孔径一倍的楔形槽；然后利用小孔径全景钻孔窥视仪进行钻孔窥视，观察开槽效果；最后用静压水冲洗钻孔，为下一步压裂做准备。
（2）封孔
封孔方法是先将橡胶封孔器置于预定封孔位置，即将压裂钢管段置于预裂缝处，然后开泵加压，使封孔器胶管膨胀撑紧孔壁，由于封孔器采用的自平衡结构，故能承受很高的水压，保证高压水可使预裂缝起裂并不断扩展，达到弱化顶板目的。
（3）水力压裂
水力压裂系统的安装与连接。
钻孔压裂是利用高压水泵来提供高压水，然后通过高压胶管、注水钢管以及压裂钢管进行压裂，通过高压水泵的压力表或水压仪的压力曲线监测预裂缝的起裂。
预裂缝起裂后水压会有所下降，继而进入保压阶段，在这个阶段，裂纹扩展的同时伴随着新裂纹的产生，利用流量计监测流量及注入的水量，保证顶板煤层充分弱化和软化。
4.成果特点
通过对两端头顶板煤层施工钻孔，注高压水弱化煤层，提高煤层冒落性，从而提高两端头的煤炭回收率。
三、应用效果
原6203综放工作面推进长度368m，根据以往工作面回采情况，上下端头各8m范围内顶煤无法回收。通过对综放工作面两端头顶煤进行水压致裂弱化，多回收煤炭资源约1.5万吨。按照每吨100元利润进行测算，可创利润150万元，而钻孔及人工费用约为10万元，多创利润140万元。
四、推广应用前景
某矿在6203综放工作面成功应用，得到了较好的经济效益，特别针对8m以上的厚煤层，效益更为突出，值得进行推广应用。
