碎軟煤層煤體結構破碎、滲透率差、瓦斯災害大，順煤層鉆探難、抽采效果差，一直是煤礦瓦斯區域防治的重點(diǎn)和難點(diǎn)。中西部礦區特殊沉積背景下形成的巨厚砂巖型堅硬頂板，因其厚度大、堅硬不易破碎，煤炭開(kāi)采易形成大面積懸頂而誘發(fā)強礦壓或沖擊地壓災害。

針對以上行業(yè)痛點(diǎn)，中國煤科西安研究院成立瓦斯與礦壓研發(fā)團隊，創(chuàng )新性地提出了煤礦井下定向長(cháng)鉆孔分段水力壓裂技術(shù)，研發(fā)了煤礦井下分段壓裂裝備，實(shí)現了碎軟煤層瓦斯抽采和堅硬頂板區域超前治理，有效地破解了行業(yè)難題。

要實(shí)現井下長(cháng)鉆孔分段壓裂，必須攻克三項技術(shù)壁壘，一是實(shí)現壓裂工具的長(cháng)距離輸送，二是選擇鉆孔分段方式和分段位置，三是確定分段壓裂層位。研發(fā)團隊融合地質(zhì)、鉆探和壓裂等專(zhuān)業(yè)優(yōu)勢，借鑒頁(yè)巖氣和地面煤層氣開(kāi)發(fā)技術(shù)的成功經(jīng)驗，通過(guò)大量理論研究和反復實(shí)驗測試，研制出了煤礦井下高壓力大排量壓裂泵組和分段水力壓裂裝備。首次在山西陽(yáng)泉寺莊煤礦15117工作面15號煤底板開(kāi)展了梳狀長(cháng)鉆孔分段水力壓裂工程試驗，鉆孔直徑120 毫米，梳狀鉆孔主孔長(cháng)度534 米，下入分段壓裂工具長(cháng)度490米，將主孔分5段進(jìn)行壓裂，鉆孔累計壓入水量2865方，單段大壓入水量611 方。該孔工程試驗的成功標志著(zhù)煤礦井下分段壓裂技術(shù)實(shí)現了“從0到1”的突破。

目前，該技術(shù)已在神東保德，山東濟寧，山西陽(yáng)泉，陜西韓城、黃陵、彬長(cháng)、榆林，河南焦作，內蒙古東勝，新疆烏魯木齊、昌吉，安徽淮南、淮北，貴州黔西等8省30余個(gè)礦區成功推廣應用，形成了適合不同地質(zhì)條件、不同開(kāi)采條件、不同災害類(lèi)型的成套技術(shù)體系。該技術(shù)在典型煤礦區工程實(shí)踐應用中，創(chuàng )造了煤礦井下分段水力壓裂定向鉆孔長(cháng)度800米、單孔20段壓裂的施工紀錄；在碎軟煤層中實(shí)現了單孔瓦斯日抽采純量超3000方；堅硬頂板采用分段水力壓裂措施后，在工作面煤炭回采過(guò)程中監測，頂板來(lái)壓步距、動(dòng)載系數和高壓力值均明下降，未發(fā)生任何礦壓動(dòng)力災害。

該技術(shù)授權發(fā)明專(zhuān)利20余項，申請行業(yè)標準2項，研究過(guò)程中發(fā)表科技論文30余篇，對煤礦生產(chǎn)一線(xiàn)技術(shù)人員進(jìn)行相關(guān)技術(shù)培訓50余場(chǎng)，培訓人員超2000人。該項技術(shù)在國內不同礦區推廣應用形成的成果，由中國煤炭工業(yè)協(xié)會(huì )組織專(zhuān)家在2017年、2019年、2020年、2021年和2022年進(jìn)行鑒定，均達到國際領(lǐng)先水平。該技術(shù)的應用推廣保障了近5億噸煤炭資源安全回采，為我國煤炭工業(yè)發(fā)展提供了有力的技術(shù)支撐。