利用水力压裂卸压优化停采线位置的方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及煤炭开采技术领域，尤其涉及一种利用水力压裂卸压优化停采线位置的方法及装置。本发明专利技术的利用水力压裂卸压优化停采线位置的方法包括如下步骤：获取工作面的地质状态，确定顶板岩层的结构数据；根据结构数据，由采区巷道向顶板斜向钻孔，沿采区巷道的长度方向间隔预设距离多次钻孔，以得到多个顺次排列的水力压裂卸压孔；在每个水力压裂卸压孔上的多个预设位置处分别进行水力压裂卸压处理，以形成多条切割裂缝；沿每个水力压裂卸压孔的各条切割裂缝切断顶板岩层。该方法及装置能有效减小工作面超前支撑压力对采区巷道的影响，实现顶板应力的转移和围岩弱化，达到减小并优化工作面停采线位置目的，提高煤炭资源回收率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及煤炭采集
，尤其涉及一种利用水力压裂卸压优化停采线位置的方法及装置。
技术介绍
我国煤矿以井工开采为主，需要在井下开掘大量的巷道，保持巷道畅通与围岩稳定对煤矿安全生产具有重要意义。采区巷道是为整个采区服务的巷道，一般要同时服务多个采煤工作面。采煤工作面回采过程中，会产生高的超前支撑压力和侧向支撑压力。采煤工作面由于地质条件、巷道布置、生产系统等原因，不可能无限制向前采煤，会人为设置一个停采线，停采线一般要设在一个合理的位置上，目前，绝大多数矿区采用经验法，一般会将停采线位置设置在距离采区巷道60～120m，有的甚至达到150m以上。停采线位置不合理会造成两种后果，一是距离过小，采煤工作面超前支撑压力会对采区巷道产生较大影响，导致采区巷道破坏；二是距离过大，导致煤炭资源损失。鉴于上述
技术介绍
的缺陷，本专利技术提供了一种利用水力压裂卸压优化停采线位置的方法及装置。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题本专利技术要解决的技术问题是提供了一种利用水力压裂卸压优化停采线位置的方法及装置，能够有效减小采煤工作面超前支撑压力对采区巷道的影响，从而达到减小并优化采煤工作面停采线位置的目的。(二)技术方案为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种利用水力压裂卸压优化停采线位置的方法，包括如下步骤：获取沿采区巷道的工作面的地质状态，确定所述工作面上方的顶板岩层的结构数据；根据所述顶板岩层的结构数据，由所述采区巷道向顶板斜向钻孔，得到水力压裂卸压孔；沿所述采区巷道的长度方向间隔预设距离多次钻孔，以得到多个顺次排列的所述水力压裂卸压孔；在每个所述水力压裂卸压孔上的多个预设位置处分别进行水力压裂卸压处理，以形成多条切割裂缝；沿每个所述水力压裂卸压孔的各条切割裂缝切断顶板岩层。进一步的，所述获取沿采区巷道的工作面的地质状态，确定所述工作面的顶板岩层的结构数据，进一步包括：根据所述工作面的地质柱状图、或通过钻孔窥视，确定所述顶板岩层的结构数据。进一步的，所述顶板岩层的结构数据包括所述顶板岩层的层位、厚度、岩体强度和地应力数据中的一种或几种组合。进一步的，所述由所述采区巷道向顶板斜向钻孔，得到水力压裂卸压孔，沿所述采区巷道的长度方向间隔预设距离多次钻孔，以得到多个顺次排列的所述水力压裂卸压孔，进一步包括：在所述采区巷道内，以预设间距多次向所述顶板内斜向打孔，每次打孔均按照预设深度和预设角度进行，以得到沿所述采区巷道内顺次排列的多个水力压裂卸压孔。进一步的，所述预设间距为10～20m，所述预设深度为15～50m，所述预设角度为以水平面为基准仰角的角度为45°～60°。进一步的，所述预设间距为15m，所述预设深度为20m，所述预设角度为以水平面为基准仰角的角度为53°。进一步的，所述在每个水力压裂卸压孔上的多个预设位置处分别进行水力压裂卸压处理，以形成多条切割裂缝，进一步包括：确定所述水力压裂卸压孔上的多个预设位置，在每个所述预设位置开槽，得到多个切槽；在每个所述切槽的前后位置封孔；分别向每个所述切槽内注入加压后的水，利用所述水的压力作用分别使每个所述切槽的两侧开裂，以形成多条所述切割裂缝。进一步的，所述水力压裂卸压孔上的每个预设位置之间的间距为3～4m。进一步的，所述沿每个水力压裂卸压孔的各条切割裂缝切断顶板岩层，进一步包括：通过各条切割裂缝将各个所述水力压裂卸压孔之间贯通。本专利技术还提供了一种利用水力压裂卸压优化停采线位置的装置，包括：数据获取单元，用于获取所述工作面的地质状态，并确定所述工作面上方的顶板岩层的结构数据；钻孔单元，用于根据所述顶板岩层的结构数据，由所述采区巷道向顶板斜向钻孔，得到水力压裂卸压孔，沿所述采区巷道的长度方向间隔预设距离多次钻孔，以得到多个顺次排列的所述水力压裂卸压孔；水力压裂卸压处理单元，用于在每个所述水力压裂卸压孔上的多个预设位置处分别进行水力压裂卸压处理，以形成多条切割裂缝，沿每个所述水力压裂卸压孔的各条切割裂缝切断顶板岩层。(三)有益效果本专利技术的上述技术方案具有以下有益效果：本专利技术的利用水力压裂卸压优化停采线位置的方法包括如下步骤：获取沿采区巷道的工作面的地质状态，确定工作面上方的顶板岩层的结构数据；根据顶板岩层的结构数据，由采区巷道向顶板斜向钻孔，得到水力压裂卸压孔；沿采区巷道的长度方向间隔预设距离多次钻孔，以得到多个顺次排列的水力压裂卸压孔；在每个水力压裂卸压孔上的多个预设位置处分别进行水力压裂卸压处理，以形成多条切割裂缝；沿每个水力压裂卸压孔的各条切割裂缝切断顶板岩层。该方法及装置通过水力压裂卸压处理将工作面前方坚硬的顶板岩层切断分割，从而减小工作面超前支撑压力对采区巷道的影响，实现顶板应力的转移和围岩弱化，工作面即将收尾时，可以采用定向水力压裂技术，提前切断工作面前方坚硬顶板，从而避免或削弱采煤面超前支撑压力的高应力，缓解超前支承压力对采区巷道稳定性的影响，达到减小并优化采煤工作面停采线位置目的，提高煤炭资源回收率，具有安全可靠、简单有效、成本较低的优点。附图说明图1为本专利技术实施例的方法的工作面的布置结构图；图2为本专利技术实施例的水力压裂卸压孔的钻取结构示意图。其中，1、工作面；2、采区巷道；3、煤柱；4、停采线；5、水力压裂卸压孔；6、顶板岩层；7、切槽；8、切割裂缝。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本专利技术，但不能用来限制本专利技术的范围。在本专利技术的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。如图1、图2所示，煤矿的采区巷道是为整个采区服务的巷道，一般要服务几个工作面1，工作面1指采煤工作面或掘进工作面，多个工作面1之间通过煤柱3隔断。工作面1的回采过程中，会产生较高的超前支撑压力和侧向支撑压力。工作面1由于地质条件、巷道布置、生产系统等原因，不可能无限制向前采煤，会人为设置一个停采线4，停采线4设在一个合理的位置上。本实施例提供的利用水力压裂卸压优化停采线位置的方法通过水力压裂卸压处理将工作面1前方坚硬的顶板岩层6分层次的切断分割，从而减小工作面1超前支撑压力对采区巷道2的影响，实现顶板应力的转移和围岩弱化，特别是当工作面1即将收尾时，可以采用定向水力压裂技术，提前切断工作面前方坚硬顶板，从而避免或削弱采煤面超前支撑压力的高应力，缓解超前支承压力对采区巷道2稳定性的影响，达到减小并优化工作面1停采线4位置目的，提高煤炭资源回收率，具有安全可靠、简单有效、成本较低的优点。本实施例的方法包括如下步骤：S1、获取沿采区巷道2的工作面1的地质状态，确定工作面1上方的顶板岩层6的结构数据。为了保证顶板岩层6的结构数据的合理确定，步骤S1还进一步包括：S101、根据工作面1的地质柱状图、或通过钻孔窥视，确定顶板岩层6的结构数据。其中，确定的顶板岩层6的结构数据包括顶板岩层6的层位、厚度、岩体强度和地应力数据中的一种或几种组合。S2、根据顶板岩层6的结构数据，由采区巷道本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用水力压裂卸压优化停采线位置的方法，其特征在于，包括如下步骤：获取沿采区巷道的工作面的地质状态，确定所述工作面上方的顶板岩层的结构数据；根据所述顶板岩层的结构数据，由所述采区巷道向顶板斜向钻孔，得到水力压裂卸压孔；沿所述采区巷道的长度方向间隔预设距离多次钻孔，以得到多个顺次排列的所述水力压裂卸压孔；在每个所述水力压裂卸压孔上的多个预设位置处分别进行水力压裂卸压处理，以形成多条切割裂缝；沿每个所述水力压裂卸压孔的各条切割裂缝切断顶板岩层。

【技术特征摘要】
1.一种利用水力压裂卸压优化停采线位置的方法，其特征在于，包括如下步骤：获取沿采区巷道的工作面的地质状态，确定所述工作面上方的顶板岩层的结构数据；根据所述顶板岩层的结构数据，由所述采区巷道向顶板斜向钻孔，得到水力压裂卸压孔；沿所述采区巷道的长度方向间隔预设距离多次钻孔，以得到多个顺次排列的所述水力压裂卸压孔；在每个所述水力压裂卸压孔上的多个预设位置处分别进行水力压裂卸压处理，以形成多条切割裂缝；沿每个所述水力压裂卸压孔的各条切割裂缝切断顶板岩层。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取沿采区巷道的工作面的地质状态，确定所述工作面的顶板岩层的结构数据，进一步包括：根据所述工作面的地质柱状图、或通过钻孔窥视，确定所述顶板岩层的结构数据。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述顶板岩层的结构数据包括所述顶板岩层的层位、厚度、岩体强度和地应力数据中的一种或几种组合。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述由采区巷道向顶板斜向钻孔，得到水力压裂卸压孔，沿所述采区巷道的长度方向间隔预设距离多次钻孔，以得到多个顺次排列的所述水力压裂卸压孔，进一步包括：在所述采区巷道内，以预设间距多次向所述顶板内斜向打孔，每次打孔均按照预设深度和预设角度进行，以得到沿所述采区巷道内顺次排列的多个水力压裂卸压孔。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述预设间距为10～20m，所述预设深度为15～50m，所述预设角度为以水平面为基准仰角的角度为45...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴拥政，康红普，何杰，冯彦军，吴建星，任硕，
申请(专利权)人：吴拥政，
类型：发明
国别省市：北京;11