[發明專利]一種水力壓裂增加頂煤冒放性的方法

有效

• 申請號: 202010526465.6
• 申請日: 2020-06-09
• 公開（公告）號: CN111636872B
• 公開（公告）日: 2021-10-22
• 發明（設計）人: 李良偉;武文賓;林府進;李日富;江萬剛;唐建平;付軍輝;劉洋;潘雪松
• 申請（專利權）人: 中煤科工集團重慶研究院有限公司
• 主分類號: E21C41/18
• 分類號: E21C41/18
• 代理公司: 北京同恒源知識產權代理有限公司 11275
• 代理人: 楊柳岸

1.一種水力壓裂增加頂煤冒放性的方法，其特征在于，包含以下步驟：

步驟1，獲取煤層厚度、煤層傾角、工作面長度、最大水平應力、最小水平應力、垂直應力、工作面端頭支架阻力的參數；

步驟2，在回風順槽垂直巷幫向預開采的煤層布置超前水力壓裂鉆孔；擬定3個超前水力壓裂鉆孔為1組，1組鉆孔又分別包括上壓裂鉆孔H1、中間壓裂鉆孔H2、下壓裂鉆孔H3，組內鉆孔間隔布置，組內鉆孔間距為a，相鄰鉆孔組間距為b；

則，上壓裂鉆孔傾角

上壓裂鉆孔長度

中間壓裂鉆孔傾角

中間壓裂鉆孔長度

下壓裂鉆孔傾角

下壓裂鉆孔長度

組內鉆孔間距

組間距b＝h；

上式中，L為采煤工作面長度，h為煤層厚度，α為煤層傾角；

步驟3，先施工上壓裂鉆孔H1并使用封孔器封孔，封孔長度為鉆孔設計長度的1/2，封孔后實施水力壓裂；再施工下壓裂鉆孔H3并使用封孔器封孔，封孔長度為中間壓裂鉆孔H2的設計長度，封孔后實施水力壓裂；最后施工中間壓裂鉆孔H2并使用封孔器封孔，封孔長度為上壓裂鉆孔H1的設計長度，封孔后實施水力壓裂；

超前水力壓裂鉆孔均按照設計壓力P₁進行水力壓裂，保持壓力達到設計注水總量Q時停止水力壓裂并退出封孔器，設計壓力P₁和設計注水總量Q按下式計算，

P₁＝2σ_min-σ_max+σ_t；

其中，σ_min為最小水平應力，σ_max為最大水平應力，σ_t為垂直應力，h為煤層厚度，為孔隙率；

本組鉆孔施工并壓裂完成后，在間隔下壓裂鉆孔H3距離b處進行下一組水力壓裂鉆孔的施工和水力壓裂流程，以此重復直至工作面停采線；

步驟4，回采過程中，當工作面推進至液壓支架處于兩組超前水力壓裂鉆孔中間位置時，鉛垂向上施工2個支架間水力壓裂鉆孔，分別為上端頭支架間水力壓裂鉆孔J1和下端頭支架間水力壓裂鉆孔J2，開孔位置分別與上下端頭支架的距離為煤層厚度h；

步驟5，按照上端頭支架間水力壓裂鉆孔J1、下端頭支架間水力壓裂鉆孔J2的先后順序施工，使用封孔器封孔，封孔長度均為h/2；

步驟6，按照設計壓力P₂進行水力壓裂，直至支架間滲水范圍和滲水量均穩定不變時停止水力壓裂并退出封孔器，設計壓力P₂按下式計算，

P₂＝2σ_min-σ_max+σ_z；

其中，σ_min為最小水平應力，σ_max為最大水平應力，σ_z為支架阻力。

2.根據權利要求1所述的一種水力壓裂增加頂煤冒放性的方法，其特征在于：首組超前水力壓裂鉆孔與工作面煤壁距離大于30米。

3.根據權利要求1所述的一種水力壓裂增加頂煤冒放性的方法，其特征在于：每一個水力壓裂鉆孔施工完畢后，完成該鉆孔的封孔和水力壓裂流程后，再按順序進行下一鉆孔的施工和水力壓裂工作。

4.根據權利要求1所述的一種水力壓裂增加頂煤冒放性的方法，其特征在于：在實施下壓裂鉆孔H3的水力壓裂過程中，如果上壓裂鉆孔H1出水，則取消本組中間壓裂鉆孔H2的施工和水力壓裂。