[发明专利]从井下巷道定向水力压裂控制采动影响范围的方法

说明书

本发明涉及一种从井下巷道定向水力压裂控制采动影响范围的方法，包括以下步骤：1）获取工作面地质采矿条件和预裂巷道上覆岩层地质状况，分析地表移动盆地边界；2）根据需要保护的地表构建物等级确定围护带宽度以及控制地表移动盆地边界；3）根据步骤2）控制地表移动盆地边界确定上覆岩层的预裂高度和位置；4）根据步骤3）确定的上覆岩层的预裂高度和位置对上覆岩层的顶板实施水力压裂操作。本发明的方法可减小采动影响范围从而消除地表构建物所受采动损害，达到保护地表构建物目的。

技术领域

本发明具体涉及一种从井下巷道定向水力压裂控制采动影响范围的方法，属于采矿技术方法领域。

背景技术

煤炭是当今社会主要的能源，随着社会的发展和生产技术的进步,人们对能源的需求量越来越大。煤炭从地下采出后,其上方覆盖岩层失去支撑,岩体内部的原有应力平衡状态受到破坏,引起岩体内应力的重新分布,使采空区周围的岩体产生位移、变形直至破坏。当采空区面积达到一定的范围后,引起采空区上方地表产生移动与变形。地表的移动与变形影响构建物的基础,导致构建物出现移动和变形,甚至出现破坏现象。

现有技术中，有通过采空区充填来控制和减轻地面沉陷的方法。采空区充填是使用外围材料填补采空区域，这种方法需要使用大量的充填材料，昂贵复杂，实际应用较少。而实际生产中大多是根据地表移动盆地边界角，圈定地表移动盆地边界。该方法只能对采动影响范围进行预估和划界，不能主动控制地表采动影响范围，无法对处于地表沉陷区域的建筑物起到主动保护的作用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种从井下巷道定向水力压裂控制采动影响范围的方法，具体方案为：

一种从井下巷道定向水力压裂控制采动影响范围的方法，包括以下步骤：

1）获取工作面地质采矿条件和预裂巷道上覆岩层地质状况，分析地表移动盆地边界，所述工作面地质采矿条件和预裂巷道上覆岩层地质状况包括上覆岩层岩层层位、岩层厚度、岩层强度及地应力；

2）根据需要保护的地表构建物等级确定围护带宽度以及控制地表移动盆地边界；

3）根据步骤1）工作面地质采矿条件和预裂巷道上覆岩层地质状况以及步骤2）控制地表移动盆地边界确定地表移动盆地边界的水平移动距离S，确定上覆岩层的预裂高度H=S*tan ₀；

4）根据步骤3）确定的上覆岩层的预裂高度H对上覆岩层实施水力压裂操作。

步骤4）中所述水力压裂操作包括以下步骤：

41）根据预裂高度以及上覆岩层地质状况确定钻孔参数；

42）根据步骤41）确定的钻孔参数顺次在预裂巷道顶板钻孔；

43）根据上覆岩层地质状况与钻孔孔深，在钻孔预定距离开槽,得到多个切槽；

44）在每个切槽前后位置封孔，向钻孔注入高压水,高压水作用于切槽处使其两侧开裂,形成贯穿裂缝；切割裂缝切断巷道上覆岩层，在岩层内部形成较大的弱面；

45）随着工作面回采至预裂巷道区域，破断的上覆岩层整体强度弱化，沿弱面滑移分层有序垮落，在构建物围护带以外形成地表移动盆地。

进一步的，步骤41）中的钻孔参数包括钻孔位置、钻孔孔深、钻孔间距、钻孔角度。