[发明专利]一种顶板水力压裂效果评价方法

说明书

本发明提供了一种顶板水力压裂效果评价方法，其步骤包括：设计压裂孔和观测孔布置方案；按布置方案施工压裂孔和观测孔；对观测孔进行第一次孔内分段小流量低压注水并测试每分段水的漏失量；采用可拆卸式注水封孔器对观测孔进行封堵；对压裂孔进行分段大流量高压注水压裂顶板；取出观测孔中的注水封孔器，对观测孔进行第二次孔内分段小流量低压注水并测试每分段水的漏失量；将第二次每分段水的漏失量之和与第一次每分段水的漏失量之和的比值k作为压裂孔压裂效果的评价指标，评价压裂孔压裂效果。本发明提供的一种顶板水力压裂效果评价方法，简单直观，且能有效评价顶板的压裂效果。

技术领域

本发明涉及煤矿安全开采技术领域，特别涉及一种顶板水力压裂效果评价方法。

背景技术

顶板超长水平孔分段压裂技术是目前煤矿极具发展潜力的一种坚硬顶板预裂技术，该技术通过对开采煤层上方的坚硬顶板实施水力压裂，能够有效降低顶板整体强度，减小由于煤炭开采导致顶板不能及时垮落造成的强烈矿压显现甚至冲击地压事故。但是对顶板水力压裂的效果评价一直是困扰广大学者和工程技术人员的一大难题，目前，主要通过微震、地音等地球物理探测手段进行评估，存在不够直观且多解性问题，无法定量评价压裂效果，严重阻碍了该技术的发展进步。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种简单直观且能有效评价顶板压裂效果的顶板水力压裂效果评价方法。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种顶板水力压裂效果评价方法，包括如下步骤：

设计压裂孔和观测孔布置方案；

按布置方案施工压裂孔和观测孔；

对观测孔进行第一次孔内分段小流量低压注水并测试每分段水的漏失量；

采用可拆卸式注水封孔器对观测孔进行封堵；

对压裂孔进行分段大流量高压注水压裂顶板；

取出观测孔中的注水封孔器，对观测孔进行第二次孔内分段小流量低压注水并测试每分段水的漏失量；

将第二次每分段水的漏失量之和与第一次每分段水的漏失量之和的比值k作为压裂孔压裂效果的评价指标，评价压裂孔压裂效果。

进一步地，所述压裂孔包括水平段和弯曲段，所述水平段为设置在巷道顶板中与巷道轴线平行的水平孔，所述弯曲段为从巷道顶板底部向巷道顶板内部延伸连通所述水平段的弯曲孔，所述压裂孔的孔径为94-150mm，所述水平段的孔长为300-1000m。

进一步地，所述观测孔为垂直于巷道顶板向巷道顶板内部延伸的垂直孔或从巷道顶板底部向巷道顶板内延伸且与竖直方向成一定夹角的倾斜孔。

进一步地，所述观测孔为一个或多个，多个所述观测孔沿着巷道走向间隔排列，且所述观测孔设置在所述压裂孔有效压裂范围之内，所述观测孔的孔径为40-90mm、孔深为30-120m，所述观测孔与竖直方向的夹角为0-30°。

进一步地，所述观测孔的孔内分段小流量低压注水采用低压注水装置注水，所述低压注水装置包括两个第一膨胀胶囊及连接在两个第一膨胀胶囊之间的连接管，两个第一膨胀胶囊通过起胀管路与起胀控制台连通，连接管上设置有一个或多个出水孔，连接管通过注水管路与注水控制台连通。

进一步地，所述观测孔内分段小流量低压注水的分段间距为1-5m，注水流量为5-50L/min，注水压力为0.5-5MPa，注水时间为大于3min。

进一步地，所述可拆卸式注水封孔器包括注水管和设置在注水管表面且与注水管内部相通的若干个第二膨胀胶囊，所述第二膨胀胶囊通过注水管与注水控制设备和压力控制设备连接，当所述第二膨胀胶囊内注水和加压膨胀后实现对所述观测孔封孔，通过控制所述第二膨胀胶囊的数量实现对所述观测孔全孔段或部分孔段封孔。