申请/专利权人：河南理工大学

申请日：2023-08-15

公开（公告）日：2024-03-22

公开（公告）号：CN116971778B

主分类号：E21C41/18

分类号：E21C41/18;E21C37/12;G06F30/28;G06F113/08;G06F119/14

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.03.22#授权;2023.11.17#实质审查的生效;2023.10.31#公开

摘要：本发明属于煤炭开采技术领域，尤其涉及一种地面复合压裂防治煤矿硬顶冲击地压的方法，本发明属于煤炭开采技术领域，通过土酸酸化以达到对目标岩层的化学弱化，结合大排量水力压裂物理致裂目标岩层，减少或消除煤层上方巨厚坚硬顶板岩石应力集中现象，达到煤层开采时防治顶板冲击灾害的目的。

主权项：1.一种地面复合压裂防治煤矿硬顶冲击地压的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、根据需要处理冲击地压危险性的目标工作面边界范围确定防冲工作面位置；S2、根据防冲工作面位置采用阶梯法进行防冲井位优选，具体为：1根据工作面采掘情况和前期已有煤田勘探孔资料，结合采煤厚度、煤层顶板岩性数据，基于矿压显现理论，利用“板”模型对工作面的初次来压步距和周期来压步距进行计算，计算公式如下： 式中，L初为顶板初次来压步距；Mp为顶板单位极限弯矩；k为岩层的龟裂系数，k＝0.25～0.75；σt为岩层抗拉强度；h为顶板岩层厚度；q为顶板载荷；Ei为第i层岩层的弹性模量；hi为第i层岩层的厚度；γi为第i层岩层的容重；qi为第i层岩层的载荷； 式中，L周为顶板岩层周期来压步距；h为顶板岩层厚度；σt为顶板岩层抗拉强度；q为顶板岩层载荷；2实验室测试复合压裂下顶板坚硬岩层主应力方向及压裂影响范围，采用GPS进行地面定位，进行现场实际踏勘，初步确定复合压裂防冲井位；3根据压裂影响范围，进行其他防冲井的布置，其他防冲井布置时，两口井的压裂影响范围的盲区不超过1个周期来压的步距；4对地面布置井进行实际踏勘，综合考虑地面、井下情况，对井位进行微调，在此基础上进行井身结构设计，当地面满足直井施工条件时，进行直井施工；不满足直井施工条件时，采用定向井进行施工；S3、根据目标工作面上覆岩层导水裂隙带高度确定压裂层位范围，然后对煤层顶板目标岩层层位进行优选，选取范围内坚硬岩层作为目标压裂层位；S4、地面钻机根据压裂设计的钻孔位置依次垂直打孔直至完成所有钻孔，钻孔的深度和直径根据地层条件确定；S5、采用深穿透加强弹射孔作业，在目标坚硬岩层造长缝，如有多个目标压裂层位，则使用封隔器将待压裂段密封；S6、水力压裂泵注参数优化：将浓度为10～15％的盐酸和浓度为3～8％的氢氟酸按照10～15：3～8的比例配置酸液，将酸液和清水以1:0.5～0.75的比例混合配制压裂液，通过地面压裂车向待压裂段泵入高压压裂液并不断加压，扩展目标岩层缝网；S7、裂缝扩张达到预定长度后停止加压，将压裂液在目标岩层中留存24-48小时，以实现对目标岩层的化学弱化效果，随后再通过水力压裂造缝，压开关键层；S8、将封隔器取出进行下一目标岩层的压裂作业；S9、重复步骤S6-S8步骤，按照设计的压裂顺序对其余目标层进行压裂直至所有目标层压裂完毕，对复合压裂的煤层顶板岩层缝网实时监测，检验防冲效果。

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百度查询： 河南理工大学 一种地面复合压裂防治煤矿硬顶冲击地压的方法

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