曹家滩煤矿开采的煤层厚度在9到12米之间，其上覆顶板岩层坚硬、完整性极强，在如此严峻的地质条件下，常规的顶板控制手段难以应对巨大的顶板压力，迫切需要一种更强效、更安全、更可控的技术方案。正是这一前所未有的挑战，为中国煤科开采研究院的技术创新提供了展现的舞台。
众所周知，煤炭开采工程风险较高，需要完备的灾害防治技术，其中，顶板事故作为我国煤矿事故的主要类型，始终是矿井安全生产的重要隐患。事故多发生于采掘工作面迎头、煤壁线、切顶线等区域，由于坚硬顶板难以随工作面回采而自然垮落，极易形成大面积的悬空顶板。一旦这种大面积悬空顶板在巨大的应力作用下突然破断，其积蓄的巨大能量会瞬间释放，引发强烈的冲击和大规模“来压”等灾害，不仅可能导致冒顶事故，还会对前方工作面的设备安全和人员生命造成严重威胁，甚至影响矿井的正常生产。为了破解这一世界性难题，开采研究院的专家团队创新研发了煤层顶板水力压裂技术。
水力压裂技术是一种在地下工程，特别是煤矿开采中应用的特殊技术，它主要用于在采煤工作面开采前或开采过程中，通过向煤矿顶板岩层注入高压水，人为制造并扩展裂隙网络，从而实现对顶板垮落的有效控制。预先钻好钻孔，将特制工具下到煤层顶板指定位置，通过地面泵站向工具输送超高压水。水压达到一定值时，工具向岩层喷射出巨大能量超高压水射流，瞬间克服岩石强度，在岩层中形成细小的裂缝。随着持续喷射水流，裂缝不断扩展和延伸，最终形成贯通的裂隙网络，以达到弱化顶板、引导其有序垮落的目的。
与传统的爆破等方式相比，水力压裂技术是一种非爆破作业，从根本上消除了瓦斯、煤尘爆炸等危险，大幅提高了井下作业的安全性。同时，它不会产生有害气体和粉尘，对井下空气质量影响小，且压裂作业的地点和范围可以精确控制，减少了对非目标区域的扰动。总体而言，煤层顶板水力压裂技术是现代煤矿开采中一种重要的、安全高效的辅助技术，尤其是在处理坚硬顶板、保障采煤工作面安全稳定方面，发挥着不可替代的作用。
在曹家滩煤矿122104十米超大采高智能综采工作面中，开采研究院基于其深厚的技术积累，为该项目量身定制了一套完整的“地质分析-动态压裂-智能监测”技术体系。该体系利用千米定向钻机施工水平长孔，并配合智能压裂泵组及封隔工具，实现了“大排量分段后退式精准压裂”。这项技术的应用取得了显著成效：工作面的周期来压步距稳定在15米左右，支架工作阻力下降超过30%。更重要的是，顶板实现了“随采随垮”，从根本上消除了坚硬顶板大面积悬空带来的突然来压危险。水力压裂技术为工作面的安全高效开采提供了有力保障，最终，在这项技术的全程支持下，122104工作面实现了累计安全运行565天，最高日产达6.5万吨，最高月产达155万吨，总产煤量突破2000万吨。这些数据强有力地证明了——通过科技手段保障安全，不仅能消除事故隐患，更能大幅提升生产效率，实现安全与效益的双赢。
曹家滩煤矿的成功实践，填补了国内乃至世界10米特厚煤层大采高一次采全高技术空白，为后续8～10米特厚煤层安全高效回采积累了宝贵的技术经验，进一步巩固了我国在超大采高领域的国际话语权。这是开采研究院水力压裂团队辛勤付出的结果，该团队秉承“创新驱动、科技引领”的理念，用科技手段克服了千米岩层的挑战，有效控制了矿压，让“世界之最”变成为现实，为我国煤炭行业的高质量发展注入了源源不断的动力。
未来，开采研究院将继续深耕围岩控制技术，以持续的创新精神和前瞻性的技术布局，应对煤矿开采中日益复杂的地质条件和不断加大的安全挑战，继续为全球复杂煤层安全高效的开采贡献“中国智慧”。
