[發明專利]煤礦堅硬頂板全工作面巷道內提前消突方法

在審

• 申請號: 201810600929.6
• 申請日: 2018-06-12
• 公開（公告）號: CN108843320A
• 公開（公告）日: 2018-11-20
• 發明（設計）人: 王一帆;王衍;馬俯波
• 申請（專利權）人: 王一帆
• 主分類號: E21C41/18
• 分類號: E21C41/18
• 代理公司: 北京馳納智財知識產權代理事務所(普通合伙) 11367
• 代理人: 孫海波

1.一種煤礦堅硬頂板全工作面巷道內提前消突方法，其按照先后順序包括以下步驟：

步驟一：根據前期現場施工采集的資料和數據設計鉆井參數和壓裂施工參數；

步驟二：在煤礦一側巷道對應的工作面開始端布置定向鉆機，并使用該定向鉆機以一定開孔角度向上部堅硬頂板的預設位置鉆第一口水平井，水平段結束于距離工作面邊緣一定距離處，然后以相同的方法鉆第二口水平井，直至第n口水平井，各水平井的水平段均裸眼完井；或

在煤礦兩側巷道對應的工作面開始端布置定向鉆機，并使用該定向鉆機在兩側巷道分別以一定開孔角度向上部堅硬頂板的預設位置各鉆第一口水平井，水平段均結束于距離工作面中軸線一定距離處，然后以相同的方法各鉆第二口水平井，直至第n口水平井，各水平井的水平段均裸眼完井；

步驟三：在地面下巷道內的適當區域布置水平井分段壓裂施工所需要的設備；

步驟四：對水平井的裸眼水平段進行分段壓裂施工，使整個工作面的堅硬頂板布滿裂縫，從而達到煤礦堅硬頂板全工作面巷道內提前消突的目的。

2.如權利要求1所述的煤礦堅硬頂板全工作面巷道內提前消突方法，其特征在于：所述工作面的長軸方向與所述堅硬頂板的最小主應力方向之間的夾角為β，0°≤β≤55°。

3.如權利要求2所述的煤礦堅硬頂板全工作面巷道內提前消突方法，其特征在于：所述工作面的長軸方向沿著所述堅硬頂板的最小主應力方向布置，即β＝0°。

4.如權利要求2所述的煤礦堅硬頂板全工作面巷道內提前消突方法，其特征在于：所述裸眼水平段與所述工作面的長軸方向之間的夾角為θ，0°≤θ≤10°。

5.如權利要求4所述的煤礦堅硬頂板全工作面巷道內提前消突方法，其特征在于：所述裸眼水平段沿著所述堅硬頂板的最小主應力方向布置，即θ＝0°。

6.如權利要求1所述的煤礦堅硬頂板全工作面巷道內提前消突方法，其特征在于：在煤礦一側巷道對應工作面上布置水平井的數量應滿足以下關系式

式中，n——水平井的數量，n取大于等于1的整數；

L——工作面的長度，m；

L'——相鄰兩口水平井沿巷道方向的間距，m。

7.如權利要求6所述的煤礦堅硬頂板全工作面巷道內提前消突方法，其特征在于：相鄰兩口水平井之間的距離應滿足以下關系式

d＝2λ＝L'cosθ

式中，d——相鄰兩口水平井之間的距離，m；

λ——壓裂施工的縫長，m；

L'——相鄰兩口水平井沿巷道方向的間距，m；

θ——裸眼水平段與工作面長軸方向的夾角，°。

8.如權利要求1所述的煤礦堅硬頂板全工作面巷道內提前消突方法，其特征在于：所述裸眼水平段位于堅硬頂板的預設位置，該預設位置的確定應滿足以下關系式

式中，h₁——裸眼水平段與煤層頂面之間的距離，m；

h₂——煤層的厚度，m；

K——堅硬頂板的巖石堆積松散系數，系數范圍為1.15-1.25；

根據堅硬頂板的巖性不同將h₁分成若干個小層，即h₁₁、h₁₂.......h_1n，每個小層垮塌后對應的巖石堆積松散系數為K₁、K₂........K_n。

9.如權利要求8所述的煤礦堅硬頂板全工作面巷道內提前消突方法，其特征在于：所述裸眼水平段的終點與工作面邊緣的距離應滿足以下關系式

式中，d'——裸眼水平段的終點與工作面邊緣的距離，m；

λ——壓裂施工的縫長，m；

θ——裸眼水平段與工作面長軸方向的夾角，°。

10.如權利要求9所述的煤礦堅硬頂板全工作面巷道內提前消突方法，其特征在于：所述壓裂施工的縫長應滿足以下關系式

式中，λ——壓裂施工的縫長，m；

W——工作面的寬度，m；

θ——裸眼水平段與工作面長軸方向的夾角，°。