[发明专利]水力压裂治理工作面上覆坚硬顶板的方法

说明书

本发明涉及煤矿矿山压力与岩层应力控制领域，公开了一种水力压裂治理工作面上覆坚硬顶板的方法，包括根据工作面的倾向长度和压裂泵组的压裂裂缝半径，获取水平向钻孔的钻孔个数N₁；根据工作面的走向长度，沿工作面的第一顺槽设置N₂个压裂硐室；从压裂硐室朝向工作面方向在拟压裂岩层施工N₁个水平向钻孔，N₁个水平向钻孔在倾向长度方向均匀分布；从压裂硐室朝向工作面推进方向在拟压裂岩层施工N₁个水平向钻孔，N₁个水平向钻孔在倾向长度方向均匀分布；对水平向钻孔进行压裂作业。采用本发明的方法，可以有效处理弱化深部煤层厚硬滞垮型顶板，减少工作面覆岩破断大能量事件，降低工作面来压强度和顺槽回采期间的动压显现强度。

技术领域

本发明涉及煤矿矿山压力与岩层应力控制领域，特别是涉及一种水力压裂治理工作面上覆坚硬顶板的方法。

背景技术

近几年，水力压裂技术在煤矿行业得到了大量的应用，但规模均较小，多是在巷道或切眼中实施压裂作业，受作业空间限制，压裂设备输出压力和流量较油气行业地面压裂设备差距较大，泵站工作压力普遍小于50MPa，流量普遍小于0.4m³/min。

随着矿井开采强度和深度的不断加大，煤矿开采逐渐进入“大采深、高应力、多关键层”的复杂围岩环境，压裂难度急剧增加，灾害现象频发，现有的技术手段无法满足顶板控制要求。例如，国内大采高工作面覆岩破坏高度可达80m以上，顶板的大规模突然垮落，极易造成瓦斯超限和支架压架事故，现有压裂设备很难实现大采高工作面顶板的充分预裂。另外，由于工作面的倾向长度多大于200m，走向长度多大于1000m，小型水力压裂作业很难对顶板进行充分的预裂弱化，需要探索新的顶板控制方法。

发明内容

本发明实施例提供一种水力压裂治理工作面上覆坚硬顶板的方法，用以解决现有的技术手段无法满足工作面上覆坚硬顶板控制要求的问题。

本发明实施例提供一种水力压裂治理工作面上覆坚硬顶板的方法，包括：

根据工作面的倾向长度和压裂泵组的压裂裂缝半径，获取水平向钻孔的钻孔个数N₁；

根据所述工作面的走向长度，沿所述工作面的第一顺槽设置N₂个压裂硐室；

从所述压裂硐室朝向所述工作面方向在拟压裂岩层施工N₁个所述水平向钻孔，N₁个所述水平向钻孔在所述倾向长度方向均匀分布；从所述压裂硐室朝向工作面推进方向在所述拟压裂岩层施工N₁个所述水平向钻孔，N₁个所述水平向钻孔在所述倾向长度方向均匀分布；

对所述水平向钻孔进行压裂作业。

其中，所述根据工作面的倾向长度和压裂泵组的压裂裂缝半径，获取水平向钻孔的钻孔个数N₁，具体包括：

所述水平向钻孔的钻孔个数N₁由以下公式计算获取：L₁/2R-1≤N₁≤L₁/2R；

其中，L₁为所述倾向长度，R为所述压裂裂缝半径。

其中，所述压裂硐室的个数N₂满足以下条件：

L₂/N₂≤1200m，其中，L₂为所述走向长度。

其中，所述压裂硐室的个数N₂还满足以下条件：

L₂/N₂≥600m。