煤矿顶板水力压裂方法技术

本发明专利技术涉及煤矿技术领域，具体而言，涉及一种煤矿顶板水力压裂方法。煤矿顶板水力压裂方法包括：切缝：沿巷道走向对顶板定向切缝，形成缝隙；钻孔：对顶板定向打孔，形成长钻孔；压裂：在长钻孔内进行水力压裂。本发明专利技术提供的煤矿顶板水力压裂方法，缝隙的存在可圈定水力压裂的横向边界，使得后续水力压裂范围可控，大大增强了压裂效果，且更加安全；可延长顶板定向打孔的长度，形成长度较长的长钻孔，增大压裂服务范围，使作业工序更加简单，减少作用量。减少作用量。减少作用量。

【技术实现步骤摘要】
煤矿顶板水力压裂方法


[0001]本专利技术涉及煤矿
，具体而言，涉及一种煤矿顶板水力压裂方法。

技术介绍

[0002]较之爆破手段，水力压裂技术在煤矿井下环境具有明显的安全优势，是近年来煤矿行业较为流行的灾害防治措施。
[0003]现有的水力压裂技术，通常采用短孔（孔深小于100m）整段压裂来进行采场围岩卸压、瓦斯抽采增透等作业，由于短孔压裂服务范围较小，常常导致作业工序复杂、工程量巨大，因此大大阻碍了技术发展。近年来，也出现了利用千米钻机打孔（孔深可达500m甚至更长）结合水力压裂技术的多种尝试，但其存在压裂范围不可控的问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种煤矿顶板水力压裂方法，以缓解现有技术中的水力压裂技术存在的压裂服务范围较小或压裂范围不可控的技术问题。
[0005]本专利技术提供的煤矿顶板水力压裂方法，其包括：切缝：沿巷道走向对顶板定向切缝，形成缝隙；钻孔：对所述顶板定向打孔，形成长钻孔；压裂：在所述长钻孔内进行水力压裂。
[0006]与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：本专利技术提供的煤矿顶板水力压裂方法，在长钻孔内进行水力压裂之前，先沿巷道走向对顶板定向切缝，形成缝隙，该缝隙的存在可圈定水力压裂的横向边界，使得后续水力压裂范围可控，大大增强了压裂效果，且更加安全；此外，还可延长顶板定向打孔的长度，形成长度较长的长钻孔，可增大压裂服务范围，使作业工序更加简单，减少作用量。此外，采用水力压裂方式对煤矿灾害进行防治，较之爆破手段更为安全。
[0007]作为一种可实施方式，所述切缝步骤之前，所述方法还包括：预先设定所述长钻孔的打孔路径及长度；根据预先设定的所述长钻孔的打孔路径及长度，确定水力压裂范围；根据所述水力压裂范围，确定所述缝隙的高度；所述缝隙的上端高度高于所述水力压裂范围的上端高度。
[0008]作为一种可实施方式，所述切缝步骤，包括：从巷道内，沿所述巷道走向对顶板定向切缝；和/或，所述钻孔步骤，包括：从巷道内，对所述顶板定向打孔。
[0009]作为一种可实施方式，所述缝隙为两条，且分别位于所述水力压裂范围的横向两侧；和/或，所述缝隙的倾斜角度为0~30
°
。
[0010]作为一种可实施方式，所述长钻孔的长度为100m以上；
和/或，所述钻孔步骤中，采用千米钻机进行定向打孔。
[0011]作为一种可实施方式，所述压裂步骤之前，所述方法还包括：二次钻孔：从所述长钻孔内对所述顶板定向打孔，形成分支孔。
[0012]所述压裂步骤，还包括：在所述分支孔内进行水力压裂。
[0013]作为一种可实施方式，所述二次钻孔步骤，包括：由所述长钻孔的若干部位对顶板定向打孔，形成梳状分支孔。
[0014]作为一种可实施方式，所述分支孔包括上向分支孔、下向分支孔和水平分支孔中的至少一种。
[0015]作为一种可实施方式，所述压裂步骤，包括：在所述长钻孔和所述分支孔内进行分段水力压裂。
[0016]作为一种可实施方式，若针对的灾害为冲击地压灾害、顶板悬顶或工作面来压强度高，则根据所述顶板的关键层的位置，确定所述长钻孔的打孔路径及长度，使所述长钻孔穿入所述顶板的关键层。
[0017]若针对的灾害为放顶煤顶煤放出率低，则根据煤层位置，确定所述长钻孔的打孔路径及长度，使所述水力压裂范围与所述煤层重叠。
[0018]若针对的灾害为水害，则根据所述顶板的含水层位置、岩石层位置及所述岩石层的碎胀系数，确定所述长钻孔的打孔路径及长度，使所述水力压裂范围控制在所述含水层以下，且破碎岩石能够充填采空区。
[0019]若针对瓦斯抽采，则根据瓦斯富集区的位置，确定所述长钻孔的打孔路径及长度，使所述水力压裂范围扩散至每个所述瓦斯富集区或大部分所述瓦斯富集区。
附图说明
[0020]为了更清楚地说明本专利技术实施例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简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
[0021]图1为煤矿工作面的正视图；图2为煤矿工作面的侧视图；图3为采用本专利技术实施例提供的煤矿顶板水力压裂方法切缝后形成的煤矿工作面的正视图；图4为采用本专利技术实施例提供的煤矿顶板水力压裂方法切缝后形成的煤矿工作面的侧视图；图5为采用本专利技术实施例提供的煤矿顶板水力压裂方法钻孔后形成的煤矿工作面的正视图；图6为采用本专利技术实施例提供的煤矿顶板水力压裂方法钻孔后形成的煤矿工作面的侧视图；图7为采用本专利技术实施例提供的煤矿顶板水力压裂方法钻孔后形成的煤矿工作面的俯视图；图8为采用本专利技术实施例提供的煤矿顶板水力压裂方法二次钻孔后形成的煤矿工
作面的正视图；图9为采用本专利技术实施例提供的煤矿顶板水力压裂方法二次钻孔后形成的煤矿工作面的侧视图；图10为采用本专利技术实施例提供的煤矿顶板水力压裂方法二次钻孔后形成的另一煤矿工作面的正视图；图11为采用本专利技术实施例提供的煤矿顶板水力压裂方法二次钻孔后形成的另一煤矿工作面的侧视图。
[0022]附图标记说明：100
‑
巷道；200
‑
顶板；210
‑
缝隙；220
‑
长钻孔；230
‑
上向分支孔；240
‑
下向分支孔；300
‑
煤层。
具体实施方式
[0023]下面将结合附图对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0024]在本专利技术的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“竖直”、“水平”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。
[0025]下面通过具体的实施例子并结合附图对本专利技术做进一步的详细描述。
[0026]图1和图2分别示意了煤矿工作面在水力压裂前的正视图和侧视图；图3和图4分别示意了在采用本实施例提供的煤矿顶板水力压裂方法完成切缝后形成的煤矿工作面的正视图和侧视图，其中，图4中的虚线代表切缝后产生的缝隙的上端；图5
‑
图7分别示意了在采用本实施例提供的煤矿顶板水力压裂方法完成钻孔后形成的煤矿工作面的正视图、侧视图和俯视图，其中，图6和图7中的虚线代表缝隙210的上端；图6和图7分别示意了在采用本实施例提供的煤矿顶板水力压裂方法完成二次钻孔后形成的煤矿工作面的正视图和侧视图，其中，二次钻孔采用的是向下钻孔方式，图7中的虚线代表缝隙210的上端；图8和图9分别示意了在采用本实施例提供的煤矿顶板水力本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种煤矿顶板水力压裂方法，其特征在于，包括：切缝：沿巷道走向对顶板定向切缝，形成缝隙；钻孔：对所述顶板定向打孔，形成长钻孔；压裂：在所述长钻孔内进行水力压裂。2.根据权利要求1所述的煤矿顶板水力压裂方法，其特征在于，所述切缝步骤之前，所述方法还包括：预先设定所述长钻孔的打孔路径及长度；根据预先设定的所述长钻孔的打孔路径及长度，确定水力压裂范围；根据所述水力压裂范围，确定所述缝隙的高度；所述缝隙的上端高度高于所述水力压裂范围的上端高度。3.根据权利要求1所述的煤矿顶板水力压裂方法，其特征在于，所述切缝步骤，包括：从巷道内，沿所述巷道走向对顶板定向切缝；和/或，所述钻孔步骤，包括：从巷道内，对所述顶板定向打孔。4.根据权利要求2所述的煤矿顶板水力压裂方法，其特征在于，所述缝隙为两条，且分别位于所述水力压裂范围的横向两侧；和/或，所述缝隙的倾斜角度为0~30
°
。5.根据权利要求1所述的煤矿顶板水力压裂方法，其特征在于，所述长钻孔的长度为100m以上；和/或，所述钻孔步骤中，采用千米钻机进行定向打孔。6.根据权利要求1所述的煤矿顶板水力压裂方法，其特征在于，所述压裂步骤之前，所述方法还包括：二次钻孔：从所述长钻孔内对所述顶板定向打孔，形成分支孔；所...

【专利技术属性】
技术研发人员：马新根，胡兵，李永元，高健勋，高文，刘志文，王春华，李福宏，牛佳胜，樊亚超，
申请(专利权)人：华能庆阳煤电有限责任公司核桃峪煤矿，
类型：发明
国别省市：