[发明专利]一种预制裂缝定向水力压裂起裂方法

摘要

本发明属于一种坚硬顶板控制范围，具体为一种预制裂缝定向压裂起裂方法。本发明步骤是:先测定坚硬岩层最大水平应力的大小和方向，然后在工作面切眼煤柱一侧或运输顺槽或回风顺槽巷道一侧或上述三个位置向坚硬岩层施工垂直向上或者斜向上的钻孔，钻孔施工结束后，在钻孔内坚硬岩层段沿轴向方向两边对称预制裂缝，预制裂缝完毕后，用清水冲洗钻孔，然后在钻孔内涂防水剂，待防水剂凝固后，然后封孔并压裂。该方法克服了岩石渗透性较好、预制裂缝和最大水平应力有一定的夹角时，由于岩石对压裂液的滤失而导致预制裂缝不能够提供起裂位置的弊端，从而有效的控制了裂缝的起裂位置和水力裂缝扩展方向，增大压裂钻孔间距，减小钻孔费用和劳动强度。

主权项

1.一种预制裂缝水力定向压裂起裂方法，其特征在于包括以下步骤：a.根据地质资料，确定坚硬岩层（9）的厚度，并测试坚硬岩层（9）中最大水平应力大小及方位，根据工作面回风顺槽（2）或运输顺槽（1）或切眼（3）长轴走向方向与最大水平应力方位（8）的关系，计算出工作面切眼（3）或运输顺槽（1）或回风顺槽（2）长轴方向或者工作面切眼（3）、运输顺槽（1）和回风顺槽（2）长轴方向与最大水平应力方位（8）的夹角θ，取锐角；b.在工作面切眼（3）靠近煤柱侧或运输顺槽（1）靠近煤柱侧或回风顺槽（2）靠近工作面一侧或同时在工作面切眼（3）靠近煤柱侧、运输顺槽（1）靠近煤柱侧和回风顺槽（2）靠近工作面一侧施工斜向长轴方向钻孔（5），钻孔穿过直接顶（11）直到坚硬岩层上覆岩层（12）为止，钻孔间距1~20m，钻孔轴向方向与岩层垂面方向的夹角为0~30°；c.在上述施工完钻孔内沿钻孔轴向预制裂缝（6），裂缝（6）采用高压水射流或机械割缝，裂缝（6）位置从坚硬岩层（9）距离上覆岩层1m开始到坚硬岩层（9）距离直接顶（11）1m处为止，裂缝（6）与运输顺槽（1）的长轴方向或与回风顺槽（2）的长轴方向或与切眼（3）的长轴方向或者与工作面切眼（3）、运输顺槽（1）和回风顺槽（2）长轴方向夹角为a，取锐角，裂缝（6）与长轴方向的夹角a与最大水平应力与长轴方向的夹角θ之和大于等于0°而小于90°且最大水平应力与预制裂缝方位的夹角为θ+a，裂缝深度8~15mm，裂缝宽度5~10mm；e. 预制裂缝完毕后，用清水冲洗钻孔，然后在钻孔内从上向下均匀的喷射防水剂（7），防水剂覆盖钻孔壁和裂缝面，凝固后防水剂的厚度为0.1~0.5mm；f. 防水剂凝固后，在钻孔两端进行封孔并进行水力压裂，通过多钻孔同时压裂使钻孔之间产生的压裂裂缝相互连通。