一种井下定向长钻孔水力压裂卸压护巷的方法技术

本发明专利技术提供一种井下定向长钻孔水力压裂卸压护巷的方法，涉及煤矿技术领域，包括以下步骤：通过第一钻机向停采线的上覆岩层钻孔形成测试钻孔；通过所述测试钻孔对所述上覆岩层进行岩性测定、厚度测定以及强度测定，以确定定向长钻孔的水平段在竖直方向上的高度；通过第二钻机向所述上覆岩层钻孔形成至少一个所述定向长钻孔。通过在停采线的上覆岩层钻孔形成定向长钻孔，并对定向长钻孔进行压裂，使得停采线附近的上覆坚硬的稳定岩层进行弱化，当工作面收尾时，工作面冒落带岩层能够及时充分垮落，工作面上部裂隙使得岩层得到弱化，破坏或改变超前支承压力的传递路径、转移应力，减少聚集在护巷煤柱上的应力。少聚集在护巷煤柱上的应力。少聚集在护巷煤柱上的应力。

A method of underground directional long borehole hydraulic fracturing pressure relief roadway protection

【技术实现步骤摘要】
一种井下定向长钻孔水力压裂卸压护巷的方法


[0001]本专利技术涉及煤矿
，尤其涉及一种井下定向长钻孔水力压裂卸压护巷的方法。

技术介绍

[0002]在煤炭井开采过程中，工作面采用盘区或者无盘区方式布置时，大巷两侧直接布置工作面，能够简化系统，减少采区煤柱和巷道掘进量，提高了资源回采率，应用越来越广泛。大巷的安全稳定与否直接影响矿井的正常生产，一般情况下，大巷的服务年限长达几十年甚至上百年，服务年限长，稳定性就要求高。大巷一般同工作面回采方向呈垂直或斜交，在工作面回采过程中，工作面超前支承压力向前传递，导致大巷压力增加，直接影响大巷的稳定性。多数煤矿在停采线附近通过与大巷间留有宽煤柱，以减少工作面回采超前支承压力对大巷的影响，宽煤柱的宽度可达60m
‑
150m，甚至更宽，宽煤柱护巷降低了综采设备的利用率，浪费了大量煤炭资源，并且在很多情况下，即便留有宽煤柱，当工作面设备在停采线回撤后，工作面残余超前支承压力仍会对大巷形成影响，导致大巷长期得不到稳定，出现顶板下沉、片帮和底鼓等现象，需要经过多次维护才能满足使用，影响矿井的正常运输和通风，而且带来极大的安全风险。

技术实现思路

[0003]本专利技术提供一种井下定向长钻孔水力压裂卸压护巷的方法，用以解决现有煤矿开采技术存在大巷受工作面回采超前支承压力影响，导致大巷稳定性差和难以控制的问题。
[0004]本专利技术提供一种井下定向长钻孔水力压裂卸压护巷的方法，包括以下步骤：
[0005]步骤100，通过第一钻机向停采线的上覆岩层钻孔形成测试钻孔；
[0006]步骤200，通过所述测试钻孔对所述上覆岩层进行岩性测定、厚度测定以及强度测定，以确定定向长钻孔的水平段在竖直方向上的高度；
[0007]步骤300，通过第二钻机向所述上覆岩层钻孔形成至少一个所述定向长钻孔；
[0008]步骤400，通过压裂设备在所述定向长钻孔中进行压裂。
[0009]根据本专利技术实施例提供的一种井下定向长钻孔水力压裂卸压护巷的方法，所述第二钻机在所述上覆岩层钻孔形成三个所述定向长钻孔，所述步骤300包括以下步骤：
[0010]步骤310，按照预定轨迹通过所述第二钻机向所述上覆岩层钻孔形成所述定向长钻孔的造斜段；
[0011]步骤320，对所述造斜段进行扩孔，使所述造斜段的孔径达到预定尺寸；
[0012]步骤330，通过所述第二钻机从所述造斜段的孔底沿水平方向向所述上覆岩层的稳定岩层钻孔形成水平段；
[0013]步骤340，依次重复步骤310至步骤330三次，以在所述上覆岩层形成三个所述定向长钻孔。
[0014]根据本专利技术实施例提供的一种井下定向长钻孔水力压裂卸压护巷的方法，在执行
所述步骤330之前还执行以下步骤：
[0015]步骤330a，向所述造斜段内插入套管。
[0016]根据本专利技术实施例提供的一种井下定向长钻孔水力压裂卸压护巷的方法，所述步骤400包括以下步骤：
[0017]步骤410，将压裂设备的封孔器推入所述水平段的孔底；
[0018]步骤420，通过向所述封孔器注入高压水，所述封孔器将所述水平段封隔形成封隔段；
[0019]步骤430，通过所述封孔器的出水孔向所述封隔段注入高压水，以使所述封隔段产生裂隙，并向四周扩展；
[0020]步骤440，对所述封孔器进行泄压，并向所述定向长钻孔的孔口方向移动所述封孔器预定距离；
[0021]步骤450，依次重复步骤420至步骤440，直至压裂范围覆盖所述水平段。
[0022]根据本专利技术实施例提供的一种井下定向长钻孔水力压裂卸压护巷的方法，所述定向长钻孔的长度为400
‑
800m，所述造斜段的长度为80
‑
150m，所述水平段的长度为320
‑
650m。
[0023]根据本专利技术实施例提供的一种井下定向长钻孔水力压裂卸压护巷的方法，所述测试钻孔与巷道顶板之间的夹角为30
°‑
50
°
。
[0024]根据本专利技术实施例提供的一种井下定向长钻孔水力压裂卸压护巷的方法，所述第二钻机在所述上覆岩层钻孔形成三个所述定向长钻孔，其中，最高位置所述定向长钻孔的水平段的高度大于工作面8
‑
10倍采高，最低位置所述定向长钻孔的水平段的高度为工作面3
‑
5倍采高。
[0025]根据本专利技术实施例提供的一种井下定向长钻孔水力压裂卸压护巷的方法，相邻两个所述定向长钻孔的水平段在水平面的投影之间的距离为5
‑
10m。
[0026]根据本专利技术实施例提供的一种井下定向长钻孔水力压裂卸压护巷的方法，所述预定距离为8
‑
20m，所述预定尺寸为203mm。
[0027]根据本专利技术实施例提供的一种井下定向长钻孔水力压裂卸压护巷的方法，所述第一钻机为地质钻机，所述第二钻机为煤矿用定向钻机。
[0028]根据本专利技术实施例提供的一种井下定向长钻孔水力压裂卸压护巷的方法，通过在停采线的上覆岩层钻孔形成定向长钻孔，并对定向长钻孔进行压裂，使得停采线附近的上覆坚硬的稳定岩层进行弱化，当工作面收尾时，工作面冒落带岩层能够及时充分垮落，工作面上部裂隙使得岩层得到弱化，破坏或改变超前支承压力的传递路径、转移应力，减少聚集在护巷煤柱上的应力，从而降低大巷的压力，大幅度降低了大巷的控制难度，提高了大巷的稳定性；而且这种护巷方法不影响工作面的回采，钻孔施工数量少，安全性高，施工速度快，卸压范围大，卸压效果好。
附图说明
[0029]为了更清楚地说明本专利技术或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些
附图获得其他的附图。
[0030]图1是本专利技术实施例提供的井下定向长钻孔水力压裂卸压护巷的方法的流程图；
[0031]图2是本专利技术实施例提供的经过定向长钻孔水力压裂卸压之后的煤矿的俯视剖面结构示意图；
[0032]图3是本专利技术实施例提供的经过定向长钻孔水力压裂卸压之后的煤矿的侧视剖面结构示意图之一；
[0033]图4是本专利技术实施例提供的经过定向长钻孔水力压裂卸压之后的煤矿的侧视剖面结构示意图之二。
[0034]附图标记：
[0035]101、钻场；102、停采线；103、定向长钻孔；104、工作面；105、工作面顺槽；106、护巷煤柱；107、大巷；108、上覆岩层；109、造斜段；110、水平段；111、裂隙；112、高位定向长钻孔；113、低位定向长钻孔。
具体实施方式
[0036]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。
[0037]在本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种井下定向长钻孔水力压裂卸压护巷的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤100，通过第一钻机向停采线的上覆岩层钻孔形成测试钻孔；步骤200，通过所述测试钻孔对所述上覆岩层进行岩性测定、厚度测定以及强度测定，以确定定向长钻孔的水平段在竖直方向上的高度；步骤300，通过第二钻机向所述上覆岩层钻孔形成至少一个所述定向长钻孔；步骤400，通过压裂设备在所述定向长钻孔中进行压裂。2.根据权利要求1所述的井下定向长钻孔水力压裂卸压护巷的方法，其特征在于，所述第二钻机在所述上覆岩层钻孔形成三个所述定向长钻孔，所述步骤300包括以下步骤：步骤310，按照预定轨迹通过所述第二钻机向所述上覆岩层钻孔形成所述定向长钻孔的造斜段；步骤320，对所述造斜段进行扩孔，使所述造斜段的孔径达到预定尺寸；步骤330，通过所述第二钻机从所述造斜段的孔底沿水平方向向所述上覆岩层的稳定岩层钻孔形成水平段；步骤340，依次重复步骤310至步骤330三次，以在所述上覆岩层形成三个所述定向长钻孔。3.根据权利要求2所述的井下定向长钻孔水力压裂卸压护巷的方法，其特征在于，在执行所述步骤330之前还执行以下步骤：步骤330a，向所述造斜段内插入套管。4.根据权利要求3所述的井下定向长钻孔水力压裂卸压护巷的方法，其特征在于，所述步骤400包括以下步骤：步骤410，将压裂设备的封孔器推入所述水平段的孔底；步骤420，通过向所述封孔器注入高压水，所述封孔器将所述水平段封隔形成封隔段；步骤430，通过所述封孔器的出水孔向所述封隔段注入高压水，以使所述封隔段产生裂隙，并向四周扩展；步骤440，对所述封孔器进行泄压，并向所述定向长钻孔的孔口方...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘爱卿，郑仰发，曹怀建，张俊虎，王金龙，孟宪志，张强，郭宇，
申请(专利权)人：华晋焦煤有限责任公司，
类型：发明
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